P 17: Übungen

 1) In welchem Frequenzbereich liegt sichtbares Licht (300 nm bis 700 nm)? Rechnen nicht nachschlagen!

      Vergleiche mit den Frequenzen von Radiowellen (UKW bis Mikrowellen).

2) Die folgenden beiden Fragen habe ich in einem norwegischen Lehrbuch über Wellen gefunden (Arnt Inge Vistness, Physics of Oscillations and Waves, 2018)

  An electromagnetic wave (e.g. strong light) may have an electric field of about
1000V/m. Could it lead to electric shock if one is exposed to this powerful light?

The magnetic field in intense laser light can be up to 100 times as powerful as
the earth’s magnet field. What will happen if we shine with this laser light on
the needle of a compass?

3) Rechne bei einem der Frequenzbänder für Gravitationswellen die zugehörigen Wellenlängen aus. Habe ich mich verrechnet?

4) Der Nachweis der ersten Gravitationswellen war nur möglich, weil das Licht während ein Wellenberg der Gravitationswelle vorbeilief, mehrmals in einem Arm des Interferometers hin- und herlief.

Schätze mit den Angaben im Post ab, wie oft das Licht hin- und herlaufen konnte, während die Gravitationswelle über das Interferometer gezogen ist.

5) Die beiden LIGO-Detektoren sind 3000 km entfernt. Die Detektoren haben im Abstand von 10 msec angeschlagen. Zeige, dass sich Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten müssen.

6) Durch Drehen der Mikrometerschraube an einem MMI wird ein Spiegel um x = 31,5 μm gedreht. Dabei sind k = 100 helle Ringe entstanden. Welche Wellenlänge hat das verwendete Licht?

Lösungshinweise:

1) Mit der Gleichung c = λ * f arbeiten, auf die Einheiten km/sec und nm achten!

2) Man muss auf die extrem kleinen bereiche eingehen, in denen die Felder wirken  (elektrische Feldstärke ist eine pro Meter-Angabe) und auf die extrem hohe Frequenz mit der sich die Felder umpolen.

3) Im Blog nachsehen und aus den Frequenzangaben die Wellenlängen ausrechnen.

4) Aus der Wellenlänge lässt sich ausrechnen wieviel Zeit ein Wellenzug braucht um über einen Interferometerarm zu laufen. Daraus  lässt sich ausrechnen, wie oft ein Lichtstrahl in dieser Zeit den 4 km langen Arm durchlaufen kann.

5) c = s/t nehmen

6) Die Formel steht im Blog: k*  λ  = 2 * x, es ist rotes Licht.