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Academic year: 2021

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11. Übung zur Physik A/B1 (Bachelor Elektrotechnik & Informationstechnik) SS 2016

Ausgabe: 23.6.2016 Prof. Dr. D. Suter, Prof. Dr. S. Khan

Abgabe: 30.6.2016 um 12:00 ( Kästen 209, 210, 214 im Foyer des Physik-Gebäudes )

Lösungen bitte handschriftlich und dokumentenecht in Papierform. Maximal vier TeilnehmerInnen können eine gemeinsame Lösung einreichen. Bitte heften Sie alle Blätter zusammen, geben Sie auf der ersten Seite alle Namen und die Übungsgruppe an, sowie auf den folgenden Seiten mindestens einen Namen. Der Lösungsweg muss nachvollziehbar sein.

Abbildung 1: Doppelter Regenbo- gen.

Aufgabe 1: Regenbogen (1 Punkte)

Bei besonders guten Bedingungen kann man nicht nur einen Regenbogen se- hen, sondern auch einen zweiten mit größerem Öffnungswinkel. Wie könnte dieser entstehen? Wie verlaufen die Farben?

Aufgabe 2: Brechkraft von Linsen (3 Punkte)

In der Glaswand eines Aquariums befinden sich 3 Linsen. Die erste Linse sei bi- konvex, die zweite und die dritte plan-konvex, resp. konvex-plan. Alle drei haben bei leerem Aquarium eine Brennweite von 20 cm. Wie groß sind die Brennwei- ten wenn das Aquarium voll ist? Die Brechungsindizes seien n

Glas

= 1, 5 und

n

W asser

= 1, 33 .

Aufgabe 3: Radioastronomie (3 Punkte)

Für die Radioastronomie werden Radioteleskope mit einem Durchmesser von etwa 25 m verwendet. Was ist die maximal erreichbare Winkelauflösung, wenn Sie

damit die Wasserstofflinie bei 1.4 GHz beobachten? Wie ändert sich die Auflösung, wenn der einzelne Spiegel durch ein Interferometer mit einem Spiegelabstand von 5000 km ersetzt wird? Wie weit müssten zwei Sender auf dem Mond voneinander entfernt sein, damit man sie getrennt beobachten kann? Hinweis: überlegen Sie, ob Sie Näherungen für kleine Winkel verwenden können.

A

1

A

2

EOM

Abbildung 2: Mach-Zehnder Interferometer

Aufgabe 4: Interferometer (3 Punkte)

In einem Mach-Zehnder Interferometer (Abb. 2) sei in einem Arm ein elektrooptischer Modulator (EOM) der Länge L eingebaut. Da- mit kann der Brechungsindex über eine elektrische Spannung ange- passt werden. Berechnen Sie die Intensitäten an den Ausgängen A

1

und A

2

als Funktion des Brechungsindexes.

1

Abbildung

Abbildung 2: Mach-Zehnder Interferometer

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2 1 1 1 1 a a a a ⎛⎝⎜⎞⎠⎟ = = − , = − + 1 121 1 () () 1 2 = = n a a = + a + a n a a n n + 2 2 a − a a a n − 1 − a n − 2 a a a a a

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