¨Ubungen zur Plasmaphysik

Übungen zur Plasmaphysik
SS 2008
Übung 8
Padma
Vibhushan
Subrahmanyan
Chandrasekhar
, genannt Chandra), geboren in in Laho(
re, Britisch-Indien, übersiedelte mit seiner Familie 1918 nach
Madras, wo er das College besuchte. 1930 verließ Chandrasekhar
sein Heimatland und setzte seine Studien der Physik am Trinity
College in Cambridge (England) fort, was aufgrund eines Stipendiums möglich war. In den 18 Tagen auf See - von Madras nach
Southampton - schrieb Chandrasekhar Physikgeschichte. Im Alter
von 19 Jahren berechnete und fand er die Grenzmasse für Weiße
Zwerge, die Chandrasekhar-Grenze, nach der die Masse eines
Weißen Zwerges nicht mehr als 1,4 Sonnenmassen betragen kann.
Subrahmanyan
Der zu dieser Zeit bedeutende Astrophysiker Arthur Eddington
Chandrasekhar
sah dies im Widerspruch zu seinen Ergebnissen und bekämpfte
(1910-1995),
Chandrasekhar nicht nur wissenschaftlich, sondern auch auf
persönlicher Ebene. Dies war möglicherweise auch ein Grund, Indischer/Amerikanischer
Physiker
warum Chandrasekhar 1937 an die Universität von Chicago
wechselte, wo er bis zu seinem Tod 1995 blieb.
Aufgabe 19: “Keine Einsetzaufgaben in cgs-Einheiten”
In einem zylinderförmigen Gefäß mit Länge l = 1 Faden und Durchmesser d = 3 Braunschweiger
Ellen befindet sich ein Argon-Plasma mit einem Druck von 8 mmHg und einer Temperatur von
1455.4 ◦ Rankine unter Einfluss einer Magnetischen Flussdichte von 10 Weber.
a) Geben sie die Debye-Länge in Parsec an.
b) Mit welcher Phasengeschwindigkeit (in Becquerel pro Dioptrie) bewegt sich eine IonenSchallwelle, die mit 6 · 1011 Schwingungen/Woche angeregt wird?
Aufgabe 20: Pulsar
Ein Pulsar emittiert breitbandige Radiostrahlung um ν = 80 MHz. Aufgrund der Dispersion
der Gruppengeschwindigkeit driftet die beobachtete Frequenz jedes ankommenden Pulses mit
etwa df
= −5 MHz/s.
dt
a) Wenn das interstellare Magnetfeld vernachlässigbar und ω 2 ωp2 ist, zeigen sie dass
df
c ω2
≈ −
dt
x ωp2
(x sei die Distanz des Pulsars)
b) Wie weit entfernt ist der Pulsar, wenn die interstellare Elektronendichte etwa ne = 2 · 10−7 m−3
beträgt?
=⇒
b.w.
Aufgabe 21: Radiosender für verrückte Wissenschaftler
Dr. Xilef fährt bei schönem Sommerwetter (Luftdruck p = 1040 hpa) an einem Montagvormittag mit seinem Weltherrschaftsmobil durch die Landschaft und hört den geheimen Radiosender
für verrückte Wissenschaftler und andere Bösewichte auf einer Frequenz von 280 MHz. Da er
durch bergiges Gebiet fährt, hört er den Radiosender nicht direkt, sondern durch Reflektion an
der Ionosphäre, die einen Ionisationsgrad von etwa ni = 10−12 aufweist (siehe Zeichnung).
a) Im Laufe des Vormittags ändert sich die Temperatur von 20◦ C auf 30◦ C. Kann Dr. Xilef die
ganze Fahrt hindurch seinen Lieblingsradiosender hören? (Tipp: Mit der Idealen Gasgleichung
auf die Teilchenzahldichte schliessen und der Einfachheit halber senkrechten Einfall auf die
Ionosphäre annehmen)
b) Wie groß ist der Winkel für die Ionosphärische Totalreflektion von WDR2 (ν = 93.2 MHz)
bei 20◦ C und 30◦ C?

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