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Physik für ET II - Übungsblatt zur Lektion 14:„Welle-Teilchen-Dualismus“
Sommersemester 2021 – Professor Dr. Joachim Enders – Institut für Kernphysik
Präsenzübungen: Bearbeitung in den Übungsgruppen: Mi/Do, den 14./15.07.2021
P23: Gegeben sei ein Helium-Neon-Laser mit der Wellenlänge 632 nm und einem
äußeren Resonator der Länge 12 cm.
Für die Breite des Übergangs (natürliche Linienbreite) spielt bei diesem 4-Niveau-Lasersystem
dominant das untere Laserniveau eine Rolle mit einer Lebensdauer von 8 ns.
Bei einer Betriebstemperatur von ca. 280°C beträgt die Dopplerbreite ca. 1,77 GHz.
Der Beitrag der Stoßverbreiterung zur totalen Linienbreite kann vernachlässigt werden.
(a) Argumentieren Sie, warum beim 4-Niveau-Lasersystem die Breite des unteren
Laserniveaus die natürliche Linienbreite dominieren sollte.
(b) Bestimmen Sie die natürliche Linienbreite in Energieeinheiten (eV und J) und in
Frequenzeinheiten (MHz). Vergleichen Sie mit der Dopplerbreite.
(c) Geben Sie den freien Spektralbereich des Laserresonators an.
(d) Wie viele longitudinale Resonatormoden passen in die totale Linienbreite, die von der
Dopplerbreite dominiert wird?
P24: Ein Elektron mit kinetischer Energie von 0,2 keV werde an einem Spalt der Breite 0,2 m
gebeugt.
(a) Bestimmen Sie den Impuls eines Elektrons. (Sie können nichtrelativistisch rechnen.)
(b) Bestimmen Sie nach der Heisenberg’schen Unschärferelation die Unsicherheit im
Transversalimpuls, den ein Elektron beim Durchqueren des Spalts erhält.
P25: In welchen Energiezuständen (Orbitalen) befinden sich die einzelnen Elektronen
des Elements Nickel (Ordnungszahl 28)?
In dieser Woche gibt es keine Hausübungen mehr und auch das Lerntagebuch muss nicht mehr einge-
reicht werden. Wir laden Sie natürlich ein, auch freiwillig das Lerntagebuch zu dieser Lektion zu führen
und Ihre Lernfortschritte zu reflektieren.
bitte wenden
Übungen Physik für ET II Seite: 1/2
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