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Physik

Frage: Physik
(25 Antworten)


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Hi, habe letzte Stunde gefehlt und wir haben ein neues Thema gemacht. Natürlich auch Hausaufgaben dazu aufbekommen. Nun will ich aber nicht ohne Hausaufgaben erscheinen, deswegen versuche ich die Aufgabe gerade zu machen:


a) Welche Beschleunigungsspannung ist nötig um einem Elektron (bzw. Proton) die De-Broglie-Wellenlänge lamba = 10^-9m zu erteilen? Darf man in beiden Fällen noch nichtrelativistisch rechnen?

b) Berechnen Sie aus den im Beispiel 12 gegebenen Versuchsdaten die De-Broglie-Wellenlänge der Elektronen und vergleichen Sie diese mit der Wellenlänge, die sich aus der Beschleunigungsspannung U_b ergibt!

Daten:
L =0,13m
R_1 = 0,0011m
R_2 = 0,0019m
U_b = 5 kV


Also bei a) habe ich sogar einen Ansatz:

Ich weiß ja:

E = m * c²
E = h * f

=>
m_photon = E/c² = h*f/c²

P_photon = m * c = h*f/c = h/lambda

lamda = h / P

stimmt das? Und wenn ja, darf man in beiden Fällen noch nichtrelativistisch rechnen? Wobei ich nicht mal weiß welche beiden Fälle hier gemeint sind.
Frage von shiZZle | am 01.11.2009 - 17:56

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 18:01
1) es geht um e- und p (das sind die beiden fälle), nicht um photonen.
lambda=h/p mit p²/(2m)=e*U (das nach p auflösen in erste gleichung einsetzen, nach U auflösen)

2)davisson/germer?
dann rechnest du aus L und R den winkel aus, mit bragg die wellenlänge und vergleichst mit de broglie


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 18:14
"lambda=h/p mit p²/(2m)=e*U"

ist das klein p oder groß p ?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 18:16
p ist kleines "p", ein großes "p" sieht so aus: P


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 19:00
und was ist p? e ist ja Elektron, ist nun p Proton?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 19:01
ja, und ein anderes mal ist es der impuls.


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:12
"es geht um e- und p (das sind die beiden fälle), nicht um photonen.
lambda=h/p mit p²/(2m)=e*U (das nach p auflösen in erste gleichung einsetzen, nach U auflösen)"

Wenn ich das gemacht habe:

U = (h²*2m)/(lamba²*e)

Dann rechne ich das ja in dem Moment für ein Elektron aus oder?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 22:13
komme auf U=h²(2lambda²*e*m)

"Dann rechne ich das ja in dem Moment für ein Elektron aus oder?"

je nach dem, was du als m nimmst.


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:22
hmm komisch:

p²/(2m) = e*U

nach p => p = sqrt(e*U/2m)

p in die erste Gleichung:

lambda = (h/sqrt(e*U*2m))

lambda * sqrt(e*U*2m) = h

sqrt(e*U*2m) = h/lambda

e*U*2m = h²/lambda²

U = (h²/lamda²*e*2m)

oder wo ist der Fehler?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 22:23
"nach p => p = sqrt(e*U/2m)"

eher p=sqrt(2m*e*U)


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:26
das war nur ein schreibfehler...in der weiteren Rechnung habe ich doch wieder richtig hingeschrieben


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:36
und welche Wellenlänge nehme ich dann eigentlich?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 22:40
tatsächlich, weitere rechnung stimmt.... U=h²/(2lambda²*e*m) (hab / vergessen)

"und welche Wellenlänge nehme ich dann eigentlich?"

die wellenlänge steht doch da


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:46
kann es sein, dass ein sehr hohes ergebnis herauskommt?

Elektron: U = 5,861 * 10^28

Proton: U = 3,19*10^25


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 22:47
ahh lass mich raten: Ja das stimmt, und deswegen darf man hier nicht mehr "nichtrelativistisch" rechnen

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 22:49
verrückt?

wenn wir solche spannungen erreichen könnte, wären wir "ein paar" schritte weiter.

da sollten wesentlich niedriegere werte raus kommen.

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 22:59
hab mir grad mal den spaß gemacht und das ausgerechnet, bei deiner spannung kommt tatsächlich v=c raus (oder besser gesagt v=0, ca. 20 neunen *c)

das wäre ja unfassbar.

tja, und wenn du nichtrel. rechnest kommst du auf v~10^10c
ganz schön schnell.


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 23:01
och menno xD

Also Rechnung Elektron:

h = 4,136*10^-15

lambda = 10^-9

e = 1,602 * 10^-19

m = 9,109 * 10^-31

Alles in dir Formel einsetzen und dann kommt daraus: 5,861*10^37 raus


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 23:01
sehr nett ^^....und ich hab mich schon voll mies gefühlt...ehm wie rechnet man eigentlich relativistisch?


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20		 Antwort von shiZZle | 01.11.2009 - 23:03
so dann habe ich das ja jetzt ^^...ehm bei der b)

Da habe ich schon die Wellenlänge mit lamda = R/L * d ausgerechnet und den Winkel ebenso: tan 2 phi_k = R/L

Meine Frage: Was muss ich nun tun?

 
 Antwort von GAST | 01.11.2009 - 23:08
dein fehler liegt darin, dass du mit falschen einheiten rechnest.
rechne mit h=6,6*10^-34Js, dann kommt der richtige wert für U in V heraus.

"und ich hab mich schon voll mies gefühlt"

habs natürlich mit deiner fiktiven spannung gerechnet, die ja falsch war.

"ehm wie rechnet man eigentlich relativistisch?"

musst du nicht wissen

"Meine Frage: Was muss ich nun tun?"

die de broglie wellenlänge ausrechnen lamda=h/p=... und vergleichen

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