Übungen zur Physik für Chemiker II

R. Mitdank; M. Gensler; O. Chiatti

Aufgaben zur 10. Übung am 18.06.12

 

 

Elektromagnetische Wellen II



37.  Leitungs- und Verschiebungsstrom

 

Die Mittelpunkte der runden Platten eines Kondensators (Radius rP) sind durch einen dünnen Draht mit dem Ohm’schen Widerstand R miteinander verbunden. An den Platten liegt eine Spannung U = Uosin(wt) an.

a)      Welcher Strom fließt durch den Kondensator?

b)      Geben Sie das Magnetfeld zwischen den Platten als Funktion des radialen Abstandes r von der Mittellinie an!

c)      Wie groß ist die Phasenverschiebung zwischen Strom und angelegter Spannung?


38.  Poyntingvektor

 

Die Feldstärke einer elektromagnetischen Welle wurde an einer Empfangsantenne effektiv mit Eeff = 0,50 mV/m gemessen. Wie groß sind

a)      die magnetische  Feldstärke Heff

b)      die Energiestromdichte S

c)      die Energiedichte w?

 

39.   Stehende Wellen

 

Zur Bestimmung der relativen Permeabilität er  einer elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit, die sich in einem größeren Trog befindet, werden auf einer abstimmbaren Doppelleitung (Lecher-Leitung) stehende elektromagnetische Wellen erzeugt. Die Abstände der Schwingungsbäuche in der Flüssigkeit wurden zu Dl = 17 cm ermittelt, nachdem zuvor in Luft Dl0 = 37 cm gemessen wurde. Wie groß ist er der Flüssigkeit?

 

40.  Grenzfläche Wasser – Diamant

 

a)      Um welchen Winkel ändert sich die Ausbreitungsrichtung des Lichtes beim Übertritt von Wasser in Diamant, wenn der Einfallswinkel aW = 50° beträgt?

b)      Wie groß sind die Lichtgeschwindigkeiten in Wasser und Diamant?

c)      Berechnen Sie die Wellenlängen in Wasser und Diamant für lLuft =550 nm.

d)      Berechnen Sie den Brewsterwinkel für die Übergänge Wasser-Diamant sowie Diamant-Wasser. Bei welchem Winkel und Übergang tritt Totalreflexion auf?

e)      Geben Sie den Reflexionskoeffizienten bei senkrechtem Lichteinfall an.

f)        Berechnen Sie für natürliches Licht den Polarisationsgrad Pr der reflektierten Strahlung bei senkrechtem Einfall und bei Einfall unter dem Brewsterwinkel.

Die Brechzahlen von Wasser und Diamant gegenüber Luft sind 1,333 und 2,417.