Moderne Physik
Um 1900 stieß die klassische Physik an ihre Grenzen: Bei sehr hohen Geschwindigkeiten und in der Welt der Atome passten die Messungen nicht mehr zu den bekannten Gesetzen. Daraus entstanden die beiden großen Theorien des 20. Jahrhunderts – die Relativitätstheorie und die Quantenphysik.
Wann reicht die klassische Physik nicht mehr?
| klassische Physik | moderne Physik | |
|---|---|---|
| sehr schnell | Zeit läuft für alle gleich, Geschwindigkeiten addieren sich einfach | Relativitätstheorie: Zeit und Länge hängen von der Geschwindigkeit ab, nichts ist schneller als das Licht |
| sehr klein | Licht ist eine Welle, Energie kann beliebige Werte haben | Quantenphysik: Licht besteht aus Photonen, Atome haben nur bestimmte Energiestufen |
| Alltag | Beide Theorien liefern hier dieselben Ergebnisse wie die klassische Physik – die Abweichungen sind winzig. | |
Wo begegnet uns moderne Physik?
- GPS und Navi: Ohne Korrektur nach der Relativitätstheorie würde die Ortsangabe pro Tag um rund 10 km falsch werden.
- Solarzellen, Digitalkameras, Lichtschranken: Sie beruhen auf dem Photoeffekt – Licht schlägt Elektronen aus dem Material.
- LEDs und Laser: Die Farbe des Lichts hängt von den Energiestufen im Material ab.
- Sonne und Kernkraft: Nach E = mc² wird bei Kernfusion und Kernspaltung ein winziger Teil der Masse in Energie umgewandelt.
Alle Themen in diesem Bereich
ErklärungRelativitätstheorie einfach erklärt – Zeitdilatation und E = mc²Konstante Lichtgeschwindigkeit, Lorentzfaktor, Zeitdilatation am Beispiel der Myonen, Längenkontraktion, E = mc² und warum GPS die Relativität braucht.ErklärungPhotoeffekt einfach erklärt – Photonen und AustrittsarbeitHallwachs-Versuch, Grenzfrequenz, Einsteins Photonen, E = h · f und die Gleichung des Photoeffekts – mit Austrittsarbeiten und Gegenfeldmethode.
Werkzeuge
WerkzeugRelativitäts-Rechner – Zeitdilatation, Längenkontraktion und E = mc²Lorentzfaktor, Zeitdilatation und Längenkontraktion für jede Geschwindigkeit berechnen – dazu die Ruheenergie einer Masse nach E = mc².WerkzeugPhotoeffekt-Rechner – Photonenenergie und BewegungsenergiePhotonenenergie aus Wellenlänge oder Frequenz berechnen und prüfen, ob ein Metall Elektronen abgibt – mit Geschwindigkeit und Gegenspannung.
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