Kernphysik
- 1. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Kernphysik - Fortsetzung Dezember 2011 - Januar 2012 iDSB Physik 12 Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 2. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Überblick I Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 3. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Überblick II Heisenberg und Schrödinger Materiewellen Anwendungen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 4. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung verschiedene Effekte Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 5. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung verschiedene Effekte Bisher behandelte Effekte Beginn beim Photoeffekt Photoeffekt letzter: Compton-Effekt iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 6. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Kernspaltung etwas genauer Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 7. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Kernspaltung etwas genauer Zerfall Zerfall wurde zufällig entdeckt Ende 19. Jh iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 8. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Kernspaltung etwas genauer Make Titles Informative. iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 9. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Einführung in die Relativitätstheorie Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 10. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Einführung in die Relativitätstheorie Grundidee Beobachter kann in Ruhe oder gleichförmiger Bewegung sein Beobachter kann dies nicht unterscheiden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 11. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Einführung in die Relativitätstheorie Erste Schritte Beobachter in einen Zug setzen Zug hat keine Fenster Beobachter wirft einen Ball nach oben -> Was sieht er? Skizze! iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 12. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Einführung in die Relativitätstheorie Grundbegriffe Inertialsystem iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 13. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Unterschied ART/SRT Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 14. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Unterschied ART/SRT Unterschied SRT: Vorgänge in einem Inertialsystem werden untersucht ART: Inertialsystem ist beschleunigt iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 15. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 16. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? Kernaussage iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 17. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Begriffsklärungen Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 18. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Begriffsklärungen Galileitransformation ein Koordinatensystem S für den ruhenden Beobachter Ein Koordinatensystem S’ für den bewegten Beobachter S’ mit v in x-Richtung x = vt + x und y = y mit t gemeinsam iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 19. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Begriffsklärungen Einsteins Postulate der SRT Relativitätsprinzip: Kein Inertialsystem ist bevorzugt, alle Naturgesetze gelten gleich1 Invarianz der Lichtgeschwindigkeit2 Einsteins Hilfsmittel: exakte Zeitmessung mit synchronisierten Uhren 1 schon Michelson gegen 1874 2 nächste Seite iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 20. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Begriffsklärungen Einsteins Postulat der invarianten Lichtgeschwindigkeit Erste Überlegungen: Licht ist "instantan" Messungen der Lichtgeschwindigkeit3 Die Äthertheorie 3 Messungen 1676 Rømer, 1728 Bradley, 1850 Foucault, 1879 Michelson iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 21. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 22. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie I Äther: Kunstwort, Träger der Lichtausbreitung Prüfung 1881 Die Äthertheorie iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 23. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie II Erste Überlegungen: Licht ist "instantan" Messungen der Lichtgeschwindigkeit4 Die Äthertheorie 4 Messungen 1676 Rømer, 1728 Bradley, 1850 Foucault, 1879 Michelson iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 24. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie III Grundidee der Äthertheorie "Trägermedium" das Licht Medium muss nachweisbar sein Nachweis des Äthers Versuch von Michelson-Morley Licht in zwei Richtungen senden verschiedene Laufzeiten zu erwarten Versuchsergebnis und Auswertung Kein Äther nachweisbar Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 25. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie III Grundidee der Äthertheorie "Trägermedium" das Licht Medium muss nachweisbar sein Nachweis des Äthers Versuch von Michelson-Morley Licht in zwei Richtungen senden verschiedene Laufzeiten zu erwarten Versuchsergebnis und Auswertung Kein Äther nachweisbar Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 26. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie III Grundidee der Äthertheorie "Trägermedium" das Licht Medium muss nachweisbar sein Nachweis des Äthers Versuch von Michelson-Morley Licht in zwei Richtungen senden verschiedene Laufzeiten zu erwarten Versuchsergebnis und Auswertung Kein Äther nachweisbar Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 27. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie III Grundidee der Äthertheorie "Trägermedium" das Licht Medium muss nachweisbar sein Nachweis des Äthers Versuch von Michelson-Morley Licht in zwei Richtungen senden verschiedene Laufzeiten zu erwarten Versuchsergebnis und Auswertung Kein Äther nachweisbar Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 28. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie III Grundidee der Äthertheorie "Trägermedium" das Licht Medium muss nachweisbar sein Nachweis des Äthers Versuch von Michelson-Morley Licht in zwei Richtungen senden verschiedene Laufzeiten zu erwarten Versuchsergebnis und Auswertung Kein Äther nachweisbar Fehlerhafte Messung oder kein Äther vorhanden iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 29. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie IIIb Figure: Michelson-Interferometer, Wikimedia iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 30. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Die Äthertheorie -Schluss- Wiederholung der Einstein-Postulate: Relativitätsprinzip: Kein Inertialsystem ist bevorzugt, alle Naturgesetze gelten gleich Invarianz der Lichtgeschwindigkeit, d.h. die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter in alle Richtungen gleich5 Einsteins Hilfsmittel: exakte Zeitmessung mit synchronisierten Uhren 5 durch das Scheitern des Michelson-Morley-Experiments iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 31. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 32. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Lichtuhren und Synchronisation I Warum tickt eine 30 cm lange Lichtuhr6 im Nanosekunden-Takt? Was gilt bei einer 3m langen Uhr? iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 33. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Lichtuhren und Synchronisation II Warum hat jeder Beobachter seine eigene Uhr? Warum darf er entfernte Uhren nicht ablesen? Wie lang ist die Lichtlaufzeit für 1 m? Was heißt: „Wir sehen um uns herum nur Vergangenes, nur Vergangenheit?“ Warum ist man bei Geschwindigkeiten v c, also im täglichen Leben, nicht so penibel? iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 34. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Lichtuhren und Synchronisation III Warum wird die Synchronisierung von Uhren wichtig? Wie würden Sie im Programm 1 die Uhren der europäischen Sendestation E mit denen in der amerikanischen Empfangsstation A synchronisieren? Welches der Postulate EINSTEINs liegt dieser sog. Einstein-Synchronisierung zugrunde? 6 Programm Nr. 2a "Lichtuhren" iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 35. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Zeitdilatation7 Film 1 zur rel. Zeit Film 2 zur rel. Zeit, ab 3:30, GPS ab 09:30 Film 3, GPS Verlauf der Zeit in einer bewegten Uhr Start der synchronisierten Uhren Uhr entfernt sich vom Startpunkt während das Zeitsignal in S schon bei 0,5s ist, in S’ erst bei 0.35s klick hier: Simulation Uhr Folgen und Nachweise Zwillingsproblem, d.h. Zwillingspaar trennen, einen in ein Raumschiff mit v ≈ c Myonenexperiment 7 Programm Nr. 2b "Zeitdilatation" iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 36. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Rechenbeispiel Zeitdehnung Ein Raumkapsel bewegt sich mit v=0.8c für 5 Jahre. iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 37. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Effekte der SRT Längenkontraktion Laenge iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 38. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Massendefekt Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 39. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Massendefekt Massendefekt Einstein: Masse und Energie äquivalent Gleichung: E = mc 2 iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 40. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Heisenberg und Schrödinger Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 41. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Heisenberg und Schrödinger Heisenberg I Modell: Photonen, Elektronen usw. als Wellenpakete (Überlagerungen von Wellen) betrachten Ort exakt festlegen → viele Wellen überlagert p k= mit k als Wellenzahl 2π · h ¨ h Heisenbergsche Unschärfe: ∆x · ∆px ≥ 4π © iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 42. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Heisenberg und Schrödinger Heisenberg II ¨ h Heisenbergsche Unschärfe: ∆x · ∆px ≥ 4π © d.h. Der Ort und der Impuls kann nicht gleichzeitig genau bestimmt werden Beispiel: Kugel mit v = 1 m , Genauigkeit 1% s (∆v = 0, 01 m ) und m = 1kg, dann ∆p = 0, 01kg m s s Unbestimmtheit des Orts: h ∆x ≥ = 5.27 × 10−33 m 4π · 0, 01 m s iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 43. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Heisenberg und Schrödinger Schrödingers Katze Gedankenexperiment von Erwin Schrödinger 1935 Übertragung von Quanteneffekte auf makroskopische Objekte Hintergrund: Quantenmechanik unbeliebt, da unvollständig Katze in eine Kiste mit instabilem Atomkern, Zerfall setzt Giftgas frei solange Kiste geschlossen: gleiche Wahrscheinlichkeit für lebendige oder tote Katze iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 44. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Materiewellen Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 45. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Materiewellen Materiewellen I Wer war’s? (Louis de Broglie, 1824) wann war das iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 46. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Materiewellen Materiewellen II Experimentelle Bestätigung Versuch (Elektronenbeugung an einem polykristallinen Gitter, Debye-Scherrer-Beugung) iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 47. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Anwendungen Kapitel Kernphysik verschiedene Effekte Kernspaltung etwas genauer Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie Einführung in die Relativitätstheorie Unterschied ART/SRT Was hat die Relativitätstheorie mit Kernphysik zu tun? SRT Begriffsklärungen Die Äthertheorie und die Lichtgeschwindigkeit Effekte der SRT Massendefekt Quanteneffekte Heisenberg und Schrödinger Materiewellen iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 48. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Anwendungen Anwendungen I Rasterelektronenmikroskop iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 49. Kernphysik Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie SRT Quanteneffekte Zusammenfassung Zusammenfassung Die SRT wurde nie widerlegt Moderne Verfahren wie KKW und GPS funktionieren nur, wel die ART/ SRT angewendet werden. Die Kenntnisse über die Quantenphysik führen zu Fortschritt Ausblick Im LHC wird unsere aktuelle Theorie von der Welt überprüft. Something else you haven’t solved. iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 50. Appendix Literaturhinweise Literaturhinweise I Dorn Bader Lehrbuch Physik SII Schroedel 2007 Grehn Metzler Physik Metzler 1995 Palmer u.a. Lehrbuch Physik Oberstufe Cornelsen/ VW Berlin 2008 iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT
- 51. Appendix Literaturhinweise Literaturhinweise II Michael Fowler. Die SRT, University Virginia. iDSB, Physik 12 Kernphysik und SRT