Prüfung Physik II 2015-10-21

Rechenteil: Physik 2 Prüfung, 21.10.2015
1. Auf Wasser (Brechzahl 1.33) schwimmt ein dünner Ölfilm (Brechzahl 1.45). Weißes Licht
fällt senkrecht aus der Luft auf den Film ein und im reflektierten Licht herrschen die
Wellenlängen 700 nm und 500 nm vor. Wie dick ist der Ölfilm?
2. Ein hypothetischer Kreisprozess bestehe aus zwei Zustandsänderungen, mit einem
linearen Expansionsschritt (p=aV+b) und einem isothermen Kompressionsschritt. Die
Maschine arbeite zwischen den beiden Punkten p1= 2 bar, V1 = 11.5 Liter und p2 =1 bar,
V2 =23 Liter und werde mit einem Mol eines zweiatomigen idealen Gases betrieben.
Berechnen Sie die gesamte Arbeit über einen Zyklus. (4 Punkte)
3. Ein Kupferblock der Masse 1 kg und Wärmekapazität 0.386 kJ/(kg K) hat eine Temperatur
von 100 °C. Er wird in ein Kalorimeter mit vernachlässigbarer Wärmekapazität gegeben,
das 4 Liter Wasser bei 0 °C (Wärmekapazität 4.184 kJ/(kg K)) enthält. Wie groß sind die
Entropieänderungen a) des Kupferblocks, b) des Wassers, c) des Universums? Ist der
Prozess reversibel oder irreversibel?
Theoretischer Teil: Physik 2 Prüfung, 21.10.2015 (2 Fragen nach Wahl beantworten)
1.
Zeigen Sie, dass die Gruppengeschwindigkeit v g  d / dk eines Wellenpaketes auch in
der Form v g  v Ph  
dv Ph
geschrieben werden kann.
d
2.
Eine Lupe mit dem Gegenstand im Brennpunkt erzeugt ein virtuelles Bild im
Unendlichen, welches mit dem vollständig entspannten Auge betrachtet werden kann.
Wenn man den Gegenstand näher an die Lupe rückt (Gegenstand innerhalb der
Brennweite), dann entsteht das virtuelle Bild in einem endlichen Abstand s, d.h., das
Auge muss akkommodiert werden. Zeigen Sie für den Fall, dass das Bild im Nahpunkt
entsteht (s = s0) für die Vergrößerung gilt: V  1  s0 / f .
3.
Röntgenstrahlung: Skizzieren Sie das Diagramm eines Röntgenspektrums als Funktion
der Wellenlänge und als Funktion der Energie. Warum gibt es eine Grenzwellenlänge
für die Bremsstrahlung und wie hängt sie mit der Beschleunigungsspannung in der
Röntgenröhre zusammen. Das Moseley’sche Gesetz für die Emission einer Röntgen K
Linie lautet K  a /( Z  1) 2 wobei a eine Konstante und Z die Kernladungszahl sind.
Begründen Sie diese Formel und erklären Sie insbesondere warum im Nenner (Z-1)2
und nicht Z2 auftritt. (4 Punkte).

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