Übungen zur Physik für Chemiker II

Sommersemester 2005

Aufgaben zur 12. Übung am 06.07.05 bzw. 08.07.05

Absorption und Emission von elektromagnetischer Strahlung

56. Absorption von Wasser

Bei der Wellenlänge des CO₂-Lasers von 10,6µm besitzt destilliertes Wasser den Brechungsindex von n(l = 10,6 µm) = 1,174. Der Imaginärteil des Brechungsindex hat den Betrag n(l)c(l) = 0,0764.

• Man berechne den Reflexionskoeffizienten R(l = 10,6 µm) für senkrechten Einfall.
• Berechnen Sie den Absorptionskoeffizienten µ(l = 10,6 µm)
• Wie dick muss eine Wasserschicht sein, damit die Intensität der Laserstrahlung auf 1% ihres Anfangswertes abfällt?

57. Emission von Wasser

Eine Wasseroberfläche hat eine Temperatur von 300K. Man berechne das Emissionsmaximum für diese Temperatur unter der Annahme eines schwarzen Strahlers. Geben Sie das Reflexions- und Emissionsvermögen (Reflexions- und Emissionsgrad) bei der berechneten Wellenlänge l_max an, indem Sie aus der folgenden grafischen Darstellung die benötigten Daten entnehmen:

Ist es berechtigt, von einem schwarzen Strahler zu sprechen?

58. Absorption von Wasserstoff im UV-Bereich

Kaltes Wasserstoffgas (im Grundzustand) wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Bei welchen Wellenlängen erwartet man eine Absorptionslinie im ultravioletten Bereich? Welchen Wellenlängenbereich muss die verwendete UV-Lampe abdecken?

59. Solarkonstante

Man berechne den Betrag der Solarkonstante für eine Oberflächentemperatur der Sonne von 5800 K und eine mittlere Entfernung Erde – Sonne von 150 Mill. km. Vergleichen Sie mit dem gemessenen Wert. Welche mittlere Temperatur müsste die Erdoberfläche haben, wenn sie sich im Strahlungsgleichgewicht mit der Sonne befindet?

Radius der Sonne: R = 6,95^.10⁵ km

Radius der Erde: R = 6378 km

60. Absorption von Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlen gehen durch eine Folge von Aluminiumfolien, die je eine Dicke von 4^.10^-3m haben. Die Zählrate eines Geigerzählers (proportional der Intensität der durchgehenden Röntgenstrahlung) als Funktion der Anzahl der übereinandergeschichteten Folien ist 8000 ;4700 ; 2800 ; 1650 ; 970 Ereignisse/Minute für 0, 1, 2, 3 und 4 Folien. Berechnen Sie den linearen Absorptionskoeffizienten µ von Aluminium (einschließlich Fehlerangabe). Stellen Sie hierzu den Logarithmus der Intensität über der Schichtdicke grafisch dar und bestimmen Sie µ aus dem Anstieg der Kurve.