inhalt: - entstehung der polarlichter - experimente am fadenstrahlrohr
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POLAR-LICHTER
Inhalt:- Entstehung der Polarlichter- Experimente am Fadenstrahlrohr
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Sonnenwinde
bestehen hauptsächlich aus Protonen, Heliumkernen und Elektronen
Grund: Sonnenstürme Gesamtmasse von ca. 1 Mio. Tonnen pro
Tag Geschwindigkeit von 400-900 km/s Dichte in Erdnähe von ca. 5*10^6
Teilchen pro m³ alle 11 Jahre besonders stark (u.a. auch
2013)
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Beeinflussung des irdischen Magnetfelds Sonnenwinde verformen das irdische
Magnetfeld kometenschweifartig auf der Nachtseite
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Van-Allen-Gürtel
besonders hohe Teilchenstrahlung in bis zu 45 000km Höhe über der
Erdoberfläche Bestehen ausProtonen undElektronen, dievon den Sonnen-winden stam-men
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Bewegung der Teilchen im Erdmagnetfeld
Protonen und Elektronen dringen ins Magnetfeld der Erde ein Bewegung: - entlang der Van-Allen-Gürtel - oszillieren zwischen den Polen (ggf.
mehrere Monate lang) - in Spirallinien
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Prinzip der magnetischen Flasche Lorentzkraft: - senkrechte Komponente:
Kreisbewegung - parallele Komponente:
Spiralbahnen
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Prinzip der magnetischen Flasche Magnetfeld inhomogen und an den
Polen stärker Ständige Änderung des Radiusses rückwärtige Komponente der Lorentzkraft bei kleinem Radius in Polnähe Teilchen kehren um
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Stoßanregung und Lichtemission Elektronen treffen auf in
Erdatmosphären enthaltene Teilchen Freisetzung von EnergieHeben der Elektronen dieser Teilchen
auf höhere Schale Zustand instabilRückfall in Grundzustand wieder Freisetzen der eingesetzten
Energie in Form von Photonen (Energieerhaltung)
= Lichtemission
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Färbung Farbe abhängig von angeregten Teilchen elementarer Sauerstoff: weiß-grün Stickstoffmoleküle: rosa-rot bis violett bei einprotonigen Atomen (wie z.B. Wasserstoff) : Abhängigkeit von Schale, auf die das Elektron gehoben WirdBerechnung durch Rydbergformel möglich
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Färbung
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Auftrittsgegenden zwischen 60. und
75. nördlichen und südlichen Breitengrad
in einem Oval um magnetischen Pol zentriert
magn. nicht gleich geographischer Pol
Im Laufe des Tages verschiedene Orte unter Polarlichtgürtel
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Intensität
keine Anhängigkeit von Jahreszeiten alle 11 Jahre aufgrund des
Sonnenzyklusses besonders stark selten sogar (wenn auch schwach)
im Mittelmeerraum zu sehen
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Experimente am Fadenstrahlroh
r
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Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Versuch und Realität
+ Spiralförmige Bewegung+ beschleunigte Teilchen, die auf
Magnetfeldlinien treffen- Versuch: homogenes B-Feld Realität: inhomogenes B-Feld- Versuch: nur Lichtemission von
Wasserstoff Realität: auch Lichtemission
anderer Stoffe
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Herleitung einer Formel für den Windungsabstand
kürzen
mit Wurzelgesetzen vereinfachen
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Zu beweisende Proportionalitäten
Kleinwinkelnäherung des Sinus
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VersuchsaufbauMessen des Magnetfelds mit einer Hallsonde
Messen der Anodenspannung mit einem Voltmeter
Messen von α durch Skalierung
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Messwerte
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Auswertung
Werte sehr genau Formel gut geeignet
für Berechnungen bei der Veränderung
der Spannung nicht immer klare Wertepaare
Werte dieser Messreihe am ungenausten
Veränderung von α
Veränderung von B
Veränderung von U
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Vielen Dank fürs
Zuhören!