Lösungsansätze

Erst mal eine Entschuldigung. Ich habe gestern in den freien Stunden mit Frau B. am Rechnersystem gearbeitet und war erst um 10 Uhr abends fertig. Darum ist bisher noch nichts zur Physik im Netz.

Antworten zum ersten Blatt "Licht - Welle und Teilchen"

Seifenhaut

1. Wellenlänge ist im Innern kürzer, um den Faktor 1/1,33 kleiner, also nur 3/4 des Werts in Luft (Vakuum)
2. Phasenverschiebung
   vorne reflektiert:     dphi = pi   (d.h. 180° oder halbe Wellenlänge)
   zweimal durch Wasser und hinten reflektiert:
   Wie viele Wellenlängen passen in 2d? So oft mal 2 pi ist die Phasenverschiebung, also
   dphi  = 2 pi 2d /(lambda/n) = 4 pi d  (4/3) lambda
   Die gesamte Phasenverschiebung ist die Differenz dieser beiden Werte
    dphi_ges = pi  (4 d (4/3) / lambda - 1)
3. Einsetzen. (Wobei in meiner Formel ein Vorzeichenfehler ist, es muss ein + statt - sein)
   Wenn dphi etwa pi, 3pi, 5pi, ... ist, ist die Gesamtintensität klein, also die Interferenz fast destruktiv.
   Wenn dphi etwa 0, 2pi, 4pi, ... ist, ist die Gesamtintensität groß, also die Interferenz fast vollstängig konstruktiv.
   Es kommen Werte zwischen 0 und 4 I raus.
4. Jetzt ist die Phasenverschiebung beim Strahl durch die Haut fast 0, weil 50nm viel weniger ist als die Wellenlänge. D.h. dphi = pi (fast) und die Intensität ist 0. Eine sehr dünne Seifenhaut spiegelt nicht mehr.

Doppelspalt

1. Einsetzen
   sin(alpha_n) = n lambda/d  für n=1,2,...,10
2. Rechtwinkliges Dreieck
   tan(alpha_n) = x_n / l
   wobei l=5m und x_n der Abstand des n-ten Maximums vom mittleren Hauptmaximum ist
3. Wieder einsetzen
   sin(beta_b) = m lambda/b für m=1,2
4. Manchmal fallen die Minimawinkel der Einzelspalten mit den Maximawinkel des Doppelspalts zusammen. Dann kann dort kein Maximum sein und das Beugungsmuster hat eine Lücke.
   Das ist der Fall, wenn
   m lambda/b  = n lambda/d  bzw.
   m d = n b
   Das tritt hier auf für m=1 und n=5  und für m=2 und n=10. Diese Nebenmaxima des Beugungsbilds fallen aus.

Austrittsenergien

1. Es sind alles lineare Zusammenhänge mit
   W(f) = h f - W_A
   also Geraden mit Steigung h und y-Achsenabschnitt W_A
   
   Sinnvollerweise muss man von eV in J umrechnen, 1eV = 1,6*10^-19 J
   Die Frequenzen kann man von 0 Hz bis f = c/lambda  (also 10^15 Hz für lambda=300nm) wählen
2. Dort, wo W(f)=0, schneiden die Geraden die x-Achse. Also diese Grenzfrequenzen sind
   h f - W_A = 0  und damit
   f = W_A / h

Energien

1. Photonen haben die Energien
   W = h f = h c / lambda
   Das heißt, pro Sekunde werden dann
   10^-3 / W,   10^-6 / W,  10^-9 / W  usw. Photonen ausgesandt
2. Unabhängig von der Wellenlänge ist der pro Sekunde übertragene Impuls
   p =  10^-3/c   , 10^-6/c, usw. Einheit ist J/s * s/m also J/n also N