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Übungsaufgaben Physik II: Wellen
| Hinweis: Jeder hier aufgeführten Aufgabe liegt eine Musterlösung bei. Bitte beachten Sie, dass bei vielen Aufgaben mehrere Lösungswege möglich sind und die Dargestellte nur eine Hilfestellung sein soll. Zur Überprüfung Ihres Ergebnisses sind die richtigen Lösungen in Zahlenwerten unter der Aufgabe angegeben. Es wird empfohlen, die Musterlösung erst als letzte Instanz zu nutzen! |
- Aufgabe 1:
Eine sinusförmige Welle breitet sich in positver x-Richtung aus. Die Amplitude ist u0=15cm, die Wellenlänge λ= 40cm und die Frequenz f=8Hz. Zum Zeitpunkt t=0 ist u(x=0) ebenfalls gleich 15cm.
(a)Bestimmen Sie die Wellenzahl k, die Periode T, die Kreisfrequenz ω, und die Phasengeschwindigkeit c dieser Welle.
(b) Wie groß ist der Phasenwinkel, der zum Zeitpunkt t=0 s am Ort x=0 cm die Phase bestimmt und wie lautet die Gleichung u(x,t) der Welle?
[Lösung: (a) k=15.71 m-1, T= 0.125 s, ω=50.27s-1; (b) φ0= π/2]
-Aufgabe 2:
Zwei kohärente Teilwellen 1 und 2 gleicher Wellenlänge λ= 546.1 nm, die einerseits 1mm dickes Glas der Brechzahl nG=1.5 passieren und andererseits parallel dazu durch 0.5mm dickes identisches Glas und in Luft verlaufen (siehe Abbildung 1), interferieren.
(a) Wie groß ist der Unterschied der geometrischen Wellenlängen zwischen den kohärenten Teilwellen 1 und 2?
(b) Wie groß ist der Gangunterschied ihrer optischen Weglängen?
[Lösung: (a) 0; (b) 0.25mm]
-Aufgabe 3:
In einem Arm des Strahlenganges eines Michelson-Interferometers befinden sich eine zunächst mit Luft ( nL=1.0004) gefüllte evakuierbare Zelle der Länge L= 5cm.
(a) Wie änders ich der Gangunterschied zwischen den Wellen in den beiden Armen, wenn die Zelle leergepumpt wird?
(b) Wie viele Interferenzmaxima kann man beim Auspumpen nacheinander am Detektor beobachten? (λ= 633nm)
[Lösung: (a) ΔΔ=4*10-5m, (b) 63]
-Aufgabe 4:
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