Aufgaben zum Thema „Wellen“

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Aufgabenblatt Chemie R. Galli

Aufgaben zum Thema „Wellen“

Sie werden mit Hilfe einer HTML5-Simulation einige Aufgaben lösen.

Bei diesen Simulationen geht es um die Ausbreitung um Wellen und wie sich diese Wellen gegenseitig beeinflussen können. Dabei spielen zwei Begriffe eine Rolle: Diffraktion (Beugung¹) und Interferenz. Sie werden sich mit diesen Begriffen vertraut machen.

Start der Simulation

• Gehen Sie zur Universität von Colorado.

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave- interference_de.html

• Wählen Sie das Menu "Wellen" und klicken Sie auf das Lasersymbol .

• Starten Sie die Animation durch drücken auf den grünen Knopf am Laser.

• Sie können die Farbe des Laserlichtes durch den Schieberegler

"Frequenz" ändern.

Aufgabe 1

Messen Sie die Wellenlänge von rotem Licht und von blauem Licht.

Verwenden Sie dazu die Pausetaste und das Messinstrument .

• Wählen Sie das Menu "Interferenz".

• Wechseln Sie zwischen Wasserwellen , Schallwellen und Lichtwellen .

Aufgabe 2

Was ist Interferenz?

Aufgabe 3

Welchen Einfluss hat die Frequenz auf das Interferenzmuster?

1 Diffraktion und Beugung sind gleichbedeutend

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• Wählen Sie nun das Menu "Spalte".

• Wählen Sie "Zwei Spalte".

• Lassen Sie Lichtwellen mit diesem Hindernis wechselwirken.

• Mit der Option "Bildschirm" können Sie diese Wechselwirkung gut beobachten.

Aufgabe 4

Was ist der Einfluss der Spaltbreite, dem Spaltabstand und der Frequenz auf das Inter-ferenzmuster?

"Das Phänomen der Röntgenbeugung an Kristallen wurde im Jahre 1912 von Max von Laue postuliert und durch die Versuche von Walter Friedrich und Paul Knipping bestätigt.

Von Laue erhielt dafür 1914 den Nobelpreis für Physik. Da Beugung eine typische Eigenschaft von Wellen ist, gelang es ihm so, die Wellennatur von Röntgenstrahlung nachzuweisen. Bis zu diesem Zeitpunkt war man sich noch nicht sicher, ob es sich bei der 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckten Strahlung um Wellen oder Teilchen handelt. Auf Grundlage der Arbeiten von Max von Laue begannen 1913 William Henry Bragg und William Lawrence Bragg (Vater und Sohn) die Röntgenbeugung als Verfahren zur Strukturaufklärung von Kristallen einzusetzen. Es gelang ihnen unter anderem, die Kristallstrukturen von NaCl, Diamant, Zinkblende, Flussspat und Calcit aufzuklären. Für diese Arbeiten erhielten beide im Jahre 1915 den Nobelpreis für Physik. Noch heute ist die Röntgenbeugung eines der Standardverfahren zur Strukturaufklärung von Festkörpern."²

• Wählen Sie nun das Menu "Diffraktion".

• Geben Sie verschiedene Hindernisse in den Lichtstrahl.

Aufgabe 5

Wie kann mit Hilfe von Röntgenbeugung (Röntgendiffraktion) die Struktur von Festkörpern aufgeklärt werden?

2 https://de.wikipedia.org/wiki/Röntgenbeugung

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