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Universität Würzburg
LS Experimentelle Physik 4
R. Claessen, L. Dudy
13.10.2014
Übungen zur Vorlesung Kondensierte Materie 1
Wintersemester 2014/15
Blatt 1
(Besprechung am 22./23. Oktober)
1) Wiederholung: Fouriertransformation (3 Punkte)
Berechnen Sie die Fouriertransformierte
ାஶ
1
ሚ
‫ܣ‬ሺ݇ሻ ൌ
න ‫ܣ‬ሺ‫ݔ‬ሻ ݁ ି௜௞௫
√2ߨ ିஶ
der Rechteck-Funktion, also der Funktion
1 für |‫ |ݔ‬൑ ܾ/2
‫ܣ‬ሺ‫ݔ‬ሻ ൌ ቄ
0 sonst
Berechnen Sie nun das Quadrat dieser Fouriertransformation. Wenn Sie nun für
ଶగ
݇ൌ
sin ሺߙሻ einsetzen, finden Sie die Lösung dieser Fouriertransformation in der Opఒ
tik (vgl. z.b. Vorlesung „Klassischen Physik 2“) wieder? Was beschreibt die Lösung und
warum beschreibt Sie das?
2.) Atomradius (4 Punkte)
a) In der sogenannten δ-Phase kristallisiert Mangan (mMn = 54.938045 u) in einem kubisch-raumzentrierten Kristallgitter, d.h. auf jedem Eckpunkt eines Kubus, sowie in
seinem Zentrum sitzt ein Manganatom. Ein makroskopischer Manganwürfel setzt sich
dann aus einer Vielzahl solcher kleiner, regelmäßig angeordneter Kuben zusammen,
wobei sich benachbarte Kuben die Atome auf den Ecken teilen. Die Dichte des δMangans beträgt 6.238 g/cm3. Entwickeln sie ein einfaches geometrisches Atommodell und schätzen sie damit die Größe der Manganatome ab. Vergleichen sie mit Literaturwerten! (2P)
b) Aus Messung von Druck/Volumen-Diagrammen wurde das Kovolumen von HeliumGas zu ܾ ൌ 0,0237 10ିଷ ݉ଷ ݉‫ି ݈݋‬ଵ und von Argon zu ܾ ൌ 0,0322 10ିଷ ݉ଷ ݉‫ି ݈݋‬ଵ
bestimmt. Welcher Atomradius ergibt sich daraus für He bzw. Ar? (2P)
1/2
3.) Bestimmung der Elementarladung nach Millikan (3 Punkte)
Vollziehen Sie den Öltröpfchen-Versuch von Millikan nach und beantworten Sie die folgenden Fragen:
(a) Warum fallen die Öltröpfchen ohne äußeres elektrisches Feld mit konstanter
Geschwindigkeit und was kann man daraus lernen? Geben Sie die quantitativen Zusammenhänge an. (1P)
(b) Was passiert bei der Röntgenbestrahlung der Tröpfchen genau und wie kann
mit Hilfe eines elektrischen Feldes ihre Ladung bestimmt werden? Welches
Vorzeichen hat die Ladung der Tröpfchen und warum beträgt ihr Betrag ein
ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung? (2P)
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Gesundheitswesen
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