Altfragen Part 2

Beim Brewsterschen Einfallswinkel stehen der reflektierte und der gebrochene Strahl senkrecht aufeinander. Fällt unpolarisiertes Licht im Brewster-Winkel auf die Grenzfläche zweier Medien, so ist das reflektierte Licht senkrecht zur Einfallsebene polarisiert. Für den Brewster-Winkel gilt:

Eiskristalle sind farblos, weil sie Licht nicht absorbieren, sondern es durchlassen oder reflektieren. Schnee erscheint weiß, weil die vielen kleinen Eiskristalle im Schnee das Licht in alle Richtungen streuen und reflektieren. Diese diffuse Reflexion führt dazu, dass alle Farben des Lichts gleichmäßig gemischt werden, was für uns als weißes Licht erscheint.

Besagt, dass der hydrostatische Drcúck nur abhängig von der Höhe zur Wasseroberfläche ist und nicht der Gefäßform.

p(h) = roh * g * h

Das Phänomen, dass Unterdurck, hervorgerufen durch Stromlinienkrümmung in Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen, dazu führt, dass an seiner Berandung befindliche Teile angezogen werden.

Bernoulli-Gleichung: roh * v^2/2 + p’ = const.

Die Temperatur eines Systems ist eine Maßzahl für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen in diesem System. In einem statischen Zustand, in dem sich die Temperatur nicht ändert, bleibt die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen konstant. Die kinetische Energie ist dabei die Energie, die durch die Bewegung der Atome oder Moleküle eines Stoffes verursacht wird. In einem Zustand thermischen Gleichgewichts werden Energiezufuhr und Energieverlust durch Strahlung, Leitung oder Konvektion ausgeglichen, und die Temperaturbleibt stabil.

Der Druck eines Gases, einer Flüssigkeit oder eines Festkörpers ist das Resultat der Kollision der Teilchen mit den Begrenzungen des Systems. In einem statischen Zustand bedeutet dies, dass die durchschnittliche Kraft, die von den Teilchen auf die Begrenzungsflächen ausgeübt wird, konstant ist. Druck wird als Kraft pro Flächeneinheit definiert. Im Fall von Gasen wird der Druck durch die Anzahl der Kollisionen der Gasteilchen mit den Wänden des Gefäßes bestimmt. In Flüssigkeiten und Feststoffen hängt der Druck von der Anordnung und Bewegung der Teilchen ab.

Durch Erhöhung oder Verringerung der Temperatur und passendem Druck verändern sich die Zustände:

• Fest zu Flüssig: Schmelzen

• Fest zu Gas: Sublimation

• Flüssig zu Gas: Verdampfen

• Flüssig zu Fest: Erstarren

• Gas zu Flüssig: Kondensation

• Gas zu Fest: Resublimation

Die Maxwellschen Gleichungen sind eine Gruppe von vier grundlegenden Gleichungen, die die Elektrodynamik beschreiben:

1. Gaußsches Gesetz für das elektrische Feld: 𝛻⃗ ⋅ 𝐸⃗ bezeichnet die Divergenz der elektrischen Feldstärke 𝐸⃗, ρ die Ladungsdichte und ε0 ist die elektrische Feldkonstante. Ladung ist Quelle des elektrischen Feldes.

2. Gaußsches Gesetz für das magnetische Feld: 𝛻⃗⋅ 𝐵⃗ beschreibt die Divergenz des magnetischen Induktionsfeldes 𝐵⃗. Magnetische Feldlinien divergieren nicht, das Feld der magnetischen Flussdichte ist quellenfrei; es gibt keine magnetischen Monopole, was bedeutet, dass die magnetischen Feldlinien immer geschlossene Schleifen sind.

Der Dopplereffekt ist das Phänomen der Änderung der Frequenz oder Wellenlänge einer Welle in Bezug auf einen Beobachter, der sich relativ zur Quelle der Welle bewegt. Dieser Effekt tritt bei allen Arten von Wellen auf, sei es Schallwellen, elektromagnetische Wellen oder andere. Wenn sich die Quelle der Welle oder der Beobachter relativ zueinander bewegen, ändert sich die wahrgenommene Frequenz (oder Wellenlänge) der Welle.

Um den Dopplereffekt geometrisch zu verstehen, betrachten wir Schallwellen als Beispiel. Wenn sich eine Schallquelle relativ zu einem Beobachter bewegt, werden die Wellenfronten, die von der sich bewegenden Quelle ausgehen, zusammengedrückt oder auseinandergezogen, je nach Bewegungsrichtung. Dies führt zu einer Änderung der Wellenlänge, und somit wird die wahrgenommene Frequenz anders. Dieser Effekt kann mit dem Verhalten von Kreisen in einem sich bewegenden Medium veranschaulicht werden (Skizze):

Der Dopplereffekt kann in verschiedenen Wellentypen beobachtet werden:

• Schallwellen: Ein häufiges Beispiel ist das Geräusch eines vorbeifahrenden Autos oder eines herannahenden Zuges. Das charakteristische Tonhöhenänderung, wenn sich die Quelle bewegt, ist auf den Dopplereffekt zurückzuführen.

• Lichtwellen: Der Dopplereffekt kann auch bei elektromagnetischen Wellen beobachtet werden, einschließlich sichtbarem Licht. Bei Lichtwellen wird der Dopplereffekt oft als Rotverschiebung oder Blauverschiebung bezeichnet, wenn sich Lichtquellen relativ zum Beobachter bewegen. Dieses Phänomen wird in der Astronomie genutzt, um die Bewegung von Sternen und Galaxien zu studieren.

• Radio- und Mikrowellen: Bei Funkwellen, Mikrowellen und anderen elektromagnetischen Wellen im Radiofrequenzbereich kann der Dopplereffekt ebenfalls beobachtet werden. Dies ist in der Radar- und Kommunikationstechnologie von Bedeutung.

Elektromotoren nutzen die Wechselwirkungen zwischen elektrischen Strömen und Magnetfeldern, um mechanische Bewegung zu erzeugen. Ein einfacher Elektromotor besteht aus einer Spule (Rotor), die sich zwischen den Polen eines Permanentmagneten oder eines elektromagnetischen Felds befindet. Wenn elektrischer Strom durch die Spule fließt, erzeugt sie ein Magnetfeld, das mit dem externen Magnetfeld in Wechselwirkung tritt. Dies führt dazu, dass die Spule sich dreht, und diese Drehbewegung kann dann für mechanische Arbeit genutzt werden.

In einem Stromgenerator wird elektrischer Strom erzeugt, indem ein Draht durch ein Magnetfeld rotiert und dabei eine elektromotorische Kraft induziert wird (Faradaysches Gesetz). Die mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt.

Das Huygenssche Prinzip besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Quelle für neue kugelförmige Wellen dient, die die Ausbreitung der Welle bestimmen. Wenn eine Ebene oder Kugelwelle auf einen Spalt trifft, erzeugt der Spalt neue Wellenfronten, die sich im Raum ausbreiten.

Totalreflexion tritt auf, wenn Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien trifft und der Einfallswinkel größer als der kritische Winkel ist, wobei das Licht vollständig reflektiert wird. Licht, das von Luft auf Wasser trifft, wird nicht totalreflektiert, es sei denn, der Einfallswinkel ist sehr groß, und es wird in der medizinischen Bildgebung (z. B. Endoskopie) verwendet.

Das Hookesche Gesetz lautet F = − k ⋅ x, wobei F die Rückstellkraft, k die Federkonstante und x die Dehnung oder Kompression der Feder ist. Es beschreibt die elastische Verformung eines Materials oder einer Feder, wobei die Kraft proportional zur Dehnung ist.

Die Bernoullische Formel besagt, dass in einem strömenden Fluid die Summe aus Druck, kinetischer Energie pro Volumeneinheit und potenzieller Energie pro Volumeneinheit konstant bleibt. Für Flüssigkeiten gilt, dass sie inkompressibel und reibungsfrei sein müssen, damit die Bernoulli-Gleichung gilt.