Quantenobjekte und Struktur der Materie, eN Klausur

Anti-Physiker · Gast

Meine Frage:
Hallo,
ich habe in meinen Physik eN-Kurs eine Klausur geschrieben, bei der ich Probleme mit einigen Aufgaben hatte und wollte euch daher bitte, mir diese Aufgaben zu erklären. Da die Aufgaben zum größten Teil zusammenhängen passierte es, dass ich mit einer Teilaufgabe Probleme bekam und daher auch beim gesamten Rest stecken blieb.

1)
Berechnen Sie für einen roten Laserpointer (?=632nm) mit 1mW Leistung, wie viele Photonen ihn pro Sekunde verlassen müssen.

2)
Wir stellen uns ein Neonisotop vor mit 10 Protonen und 10 Neutronen (und 10 Elektronen in der Hülle, davon 2 in der ersten Schale und 8 in der zweiten Schale). Anfangs (Teilaufgaben a-c) hatte man vermutet, es handele sich bei diesem Kern um 20 Protonen und 10 Elektronen (und 10 Elektronen in der Schale), da das Neutron noch nicht entdeckt war. (Kernradius= 4*10^-15m)

a)
Wir betrachten zur Vereinfachung nur den eindimensionalen Fall und rechnen deshalb mit ?x*?p=h. Berechnen Sie damit die kinetische Energie (E=p²/(2*m)) eines solchen "Kernelektrons".

b)
Leiten Sie aus der Coulombkraft eine Formel her, die angibt, welche Energie des Elektron vom Rand dieses gedachten Kerns (20 Protonen und 10 Elektronen) benötigen würde, um den Kern zu verlassen, wenn es keine Elektronen auf den Schalen gäbe und berechnen Sie diese.

c)
Berechnen Sie, wie weit sich also ein solches "Kernelektron" vom ern aufgrund der Heisenberg-Relation entfernen könnte.

Annahme für die folgenden Aufgabenteile: Es gilt auch beim Neon wie beim Wasserstoff f=C*(1/n²-1/m²) für die abgegebenen Frequenzen, nur mit anderer Konstante C.

d)
Die Ionisierungsenergie von Neon beträgt 21,5 eV (1eV=1,602*10^-19 J). Berechnen Sie die Frequenz und die Wellenlänge eines Photons, welches das äußere Elektron auslösen kann.

e)
Berechnen Sie C unter der Bedingung, dass das Elektron für die Ionisierung von der zweiten Schale kam.

f)
Zu welchen Sprung gehört unter diesen Vorraussetzungen ein Photon mit 693nm?

g)
Berechnen Sie die maximale Energie und Geschwindigkeit eines Elektrons, das mit 40 V beschleunigt wird und "unterwegs" ein Neon-Atom ionosiert.

Ich bedanke mich schonmal für eure Mühe und hoffe, dass ihr mir helfen könnt.

Meine Ideen:
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