8. Aufgabenblatt (22.06.2007) - Homepage Angewandte Physik, Uni ...

Physik IIÜbungsaufgaben, Blatt 832.Betrachten Sie einen Schwingkreis, wie er inder Abbildung zu erkennen ist. Vor Beginn derSchwingung sei der Schalter S 1geschlossen,sodaß der Kondensator mit einer Spannung vonU 0= 12V aufgeladen werde. Damit die Spulewährend des Aufladens spannungslos ist, seiS 2geöffnet. Zum Zeitpunkt t = 0 werden S 1geöffnet und der S 2geschlossen. Ohm’scheWiderstände seien zu vernachlässigen, sodaß eine harmonische Schwingung vorliegt.Numerische Vorgaben: U 0= 12V; C = 1µF; L = 10mH.(a) Leiten Sie die Thompsonsche-Schwingungsgleichung her und bestimmen Sie mit ihrerHilfe die Eigenfrequenz des Systems.(b) Welche Energie enthält die harmonische Schwingung?(c) Wie groß ist der maximale Strom, der durch die Spule fließen kann?(d) Bestimmen Sie die „schwingende“ Gesamtladung.U 0C LS 1S 233.Ein Schwingkreis wird die durch ein harmonischesEingangssignal U(t) permanent angeregt.Numerische Vorgaben: U 0= 12V, sowie C = 1µF,L = 10mH und R = 70Ω.(a) Bei welcher Frequenz des Eingangssignalnimmt die Spannungs-Amplitude amWiderstand und an der Spule ein Maximum an?(b) Bestimmen Sie zusätzlich denmöglichen Strom in dieser Masche.maximalCU t=U 0⋅cos w e⋅t RL34.Berechnen Sie den Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang von Wasser nach Luft.Die Brechungsindizes lauten n Luft≈1 und n Wasser≈1,33. Geben Sie zusätzlich dieLichtgeschwindigkeit in Wasser an!

35.Aus einem Glas mit der (angenommenen)Dispersionskurve n Glas=1+400/λ (λ in nm)werde ein Prisma gefertigt und zurSpektroskopie benutzt. Einpolychromatischer Lichtstrahl mit demWellenlängenbereich von 400 nm bis 800nmsoll „in seine Farben zerlegt“ werden.(a) Welcher Strahl wird stärker gebrochen –derjenige zu λ=400 nm oder derjenige zuλ=800nm?(b) Berechnen Sie die Winkel α 1und α 2unter denen die beiden Strahlen (λ=400nm undλ=800nm) das Prisma verlassen.Hinweis: Das umgebende Medium sei Luft, deren Brechzahl in Aufgabe 34 gegeben ist.45 °40 ° 2 1 1 236.Ein Angler steht an einem See und sieht einen scheinbar 2m langen Fisch. Wie groß ist derFisch wirklich?3m2m8m10mHinweis: Die Brechzahlen von Luft und Wasser sind in Aufgabe 34 gegeben.Näherung/Konstruktionshilfe: Da nur recht wenige Strahlen zur Konstruktion gegeben sind(nämlich 2 Stück), sollen die Schwimmtiefe des realen Fisches und des virtuellwahrgenommen Fisches als identisch angenommen werden. (Wir verzichten also auf dieKonstruktion von Strahlengängen, bei denen sich die Strahlen im Bildpunkt schneidenmüssen, so wie wir das bei der Konstruktion von Strahlengängen an Linsen kennen).

37.Unten sehen Sie drei Skizzen, von denen jede einen Gegenstand zeigt, und dazu eine dünneSammellinse, deren beide Brennpunkte beiderseits der Hauptebene durch Kreuze auf deroptischen Achse markiert sind.(a) Konstruieren Sie in jeder dieser Skizzen das jeweilige Bild. Führen Sie hierzu dieKonstruktion der Strahlengänge durch, wie man sie typischerweise zu diesem Zweckanhand einiger charakteristischer Strahlen anfertigt.(b) Beschreiben Sie die konstruierten Bilder jeweils anhand folgender Kriterien- Handelt es sich um eine vergrößerte oder um eine verkleinerte Abbildung?- Steht das Bild aufrecht oder auf dem Kopf?- Sind die Bilder virtuell oder reell?GFGFGF