Klausurvorbereitung

Klausur Mo 16.11.2026

· 90 Minuten · 40 BE · Hilfsmittel: Taschenrechner und Formelsammlung · Abi-Format (Materialien, BE, Operatoren) · Zeitrichtwert ≈ 2¼ min/BE.

Kann-Liste — abhaken, was sitzt

Fortschritt wird lokal gespeichert. Was offen bleibt: zuerst üben.

Fehlerjagd — die 8 typischen Fallen

Jede Schülerlösung enthält mindestens einen Fehler, der BE kostet. Erst selbst finden, dann aufklappen.

F1 · Abstand der Maxima — „gemessen: Abstand beider 1.-Ordnung-Maxima 8,4 mm"

Fehler: 8,4 mm ist der Abstand beider Maxima, d₁ = 4,2 mm verwenden. g = 0,30 mm, a = 2,00 m → λ = d₁·g/a = 630 nm (die fehlerhaften 1260 nm = IR hätten stutzig machen müssen).

F2 · Kleinwinkelnäherung — Gitter 600 Striche/mm, λ = 546 nm

Fehler: Näherung unzulässig — sin α = λ/g ≈ 0,327 → α ≈ 19,1° ist kein kleiner Winkel. Exakt: d₁ = a·tan α ≈ 17,3 cm (statt 16,3 cm).

F3 · Einzelspalt — „b·sin α = k·λ gilt für die Maxima"

Zwei Fehler: ① die Formel liefert beim Einzelspalt Minima; ② die Breite des Hauptmaximums ist 2·d₁. Mit b = 0,10 mm, λ = 650 nm, a = 3,00 m: d₁ = 19,5 mm → Breite = 39,0 mm.

F4 · IQB-Formelsammlung — Symbolverwechslung

Fehler: „d" in der IQB-Formel sin αₖ = kλ/d ist die Spaltbreite (0,20 mm), nicht der Abstand zur Mitte. Richtig: λ = 0,20·10⁻³ · 0,0032 = 640 nm.

F5 · Licht im Medium — „langsamer, also kleinere Frequenz"

Fehler: f bleibt im Medium konstant; c und λ ändern sich: λ_Wasser = λ/n ≈ 476 nm → die Streifen rücken zusammen, die Farbe bleibt gleich.

F6 · Höchste Ordnung — „2·5 = 10 Maxima"

Fehler: das Maximum 0. Ordnung doppelt gezählt. k_max = ⌊g/λ⌋ = 4 → 2·4 + 1 = 9 Maxima.

F7 · Fehlende Ordnungen — „b = 3·g"

Fehler: Verhältnis umgedreht — der Spalt ist schmaler als g. Jede 3. Ordnung fehlt → g/b = 3 → b = g/3 = 0,15 mm.

F8 · Erklären — „Lichtenergie geht verloren"

Fehler: Energieerhaltung verletzt. Destruktive Interferenz vernichtet keine Energie — sie wird umverteilt: dunkel an den Minima, dafür heller an den Maxima.

Trainingsaufgaben im Abi-Format

B1 · Wellenlänge einer Laserdiode (14 BE)

Doppelspalt g = 0,25 mm, Schirmabstand a = 2,50 m. Messwerte sₖ = Abstand beider Maxima k-ter Ordnung: k = 1…5 → sₖ = 13,1 / 25,9 / 39,1 / 52,0 / 64,9 mm.

1.1 Skizze + Entstehung des Musters erklären (4 BE)

Beugung → Elementarwellen aus beiden Spalten → Gangunterschied Δs = g·sin α → konstruktive Interferenz bei Δs = kλ (Maxima), destruktive bei Δs = (k+½)λ (Minima). Skizze: zwei Spalte, parallele Strahlen zum Schirmpunkt, Δs, α, Mittelachse, a.

1.2 dₖ = k·λ·a/g herleiten (3 BE)

Maximum: g·sin αₖ = kλ. Schirm: tan αₖ = dₖ/a. Für kleine α: sin ≈ tan → g·dₖ/a = kλ → dₖ = kλa/g. Gilt nur für kleine Winkel.

1.3 λ mit allen Messwerten (4 BE)

sₖ ist der Doppel-Abstand → dₖ = sₖ/2. Über alle k: λ = sₖ·g/(2·k·a). z. B. k=5: λ = 64,9·10⁻³·0,25·10⁻³/(2·5·2,5) ≈ 6,5·10⁻⁷ m. Mittelwert → λ ≈ 650–656 nm.

1.4 „Halbes g + Wasser hebt sich auf" beurteilen (3 BE)

Halbes g → Abstand dₖ verdoppelt (Faktor 2). Wasser n = 1,33 → λ' = λ/n → Abstand schrumpft auf 1/1,33 ≈ 0,75. Gesamt: 2·0,75 = 1,5 → Streifen 50 % weiter, nicht aufgehoben. Aussage falsch.

B2 · Faserprüfung im Labor (12 BE)

λ = 650 nm, a = 1,20 m. Babinet: Faserdicke D wirkt wie Spaltbreite: D·sin αₖ = kλ. Minima im Schirmbild bei ≈ ±13 / ±26 / ±39 mm.

2.1–2.3 Kernpunkte

2.1 Spalthälften-Herleitung (Randstrahlen Δs = λ → je zwei Hälften-Wellen mit λ/2 löschen sich). 2.2 D ≈ λ·a/d₁ ≈ 650·10⁻⁹·1,20/0,013 ≈ 60 µm; mehrere Minima nutzen und mitteln (Ablesegenauigkeit). 2.3 Mit ±1 mm / ±1 cm: D_min und D_max rechnen → Vergleich mit 58–62 µm; nur wenn das gesamte Intervall drin liegt, erfüllt die Faser die Vorschrift sicher. 2.4 Nein: H = 2λa/D — doppeltes D → halbes H.

B3 · Realer Doppelspalt (11 BE)

Grüner Laser λ = 532 nm, a = 1,50 m. Intensitätsverteilung: feine Streifen unter Einhüllender.

3.1–3.4 Kernpunkte

3.1 g → Abstand der Interferenzmaxima; b → Breite der Einhüllenden (Einzelspalt). 3.2 Aus Maxima-Abstand ≈ 2,7 mm → g ≈ 0,30 mm; aus Einhüllende / fehlenden Ordnungen → b ≈ 0,10 mm (g/b = 3). 3.3 Streifen im Hauptmaximum: 2·(g/b) − 1 = 5. 3.4 Fünffachspalt: Maxima-Positionen und Einhüllende bleiben; dazwischen entstehen N − 2 = 3 schwache Nebenmaxima, Hauptmaxima werden schärfer.

B4 · CD als Reflexionsgitter (9 BE)

λ = 650 nm senkrecht auf die CD; 1. Maximum unter α₁ = 24,0°. Reflexionsgitter: g·sin αₖ = kλ.

4.1–4.4 Kernpunkte

4.1 g = λ/sin 24,0° ≈ 1,6 µm. 4.2 k_max = ⌊g/λ⌋ = ⌊1,6/0,65⌋ = 2. 4.3 DVD (0,74 µm): g kleiner → α größer → Maxima weiter auseinander, weniger Ordnungen (k_max = 1). 4.4 Weißes Licht: je λ eigener Winkel → Spektren; Überlappung prüfen: 2. Ordnung bei 380 nm: sin α = 2·380/1600 = 0,475; 1. Ordnung 780 nm: 0,4875 → keine Überlappung (blaue 2. Ordnung liegt noch innerhalb der roten 1. Ordnung — knapp: 0,475 < 0,4875, also doch Überlappung des Randes; exakt rechnen!).

B5 · Licht als elektromagnetische Welle (8 BE)

5.1–5.3 Kernpunkte

5.1 Newton (Teilchen): Licht im Wasser schneller (Teilchen werden angezogen); Huygens (Welle): langsamer (kleinere Elementarwellen-Radien). Foucault 1850 maß langsamer → Welle. 5.2 c = 1/√(ε₀µ₀) = 1/√(8,85·10⁻¹²·1,26·10⁻⁶) ≈ 3,0·10⁸ m/s → Maxwells Schluss: Licht ist eine EM-Welle. 5.3 λ₀ = 600 nm in Glas n = 1,50: f = c/λ₀ = 5,0·10¹⁴ Hz (bleibt), v = c/n = 2,0·10⁸ m/s, λ_Glas = 400 nm.

Nicht in dieser Klausur

Michelson-Interferometer, Interferenz im Alltag (dünne Schichten, Speckle) und der Photoeffekt kommen nach der Klausur.

Operatoren

Operator	verlangt
nennen / angeben	ohne Begründung aufzählen
beschreiben	Sachverhalt strukturiert in Worten wiedergeben
erklären	auf Gesetze/Ursachen zurückführen („weil …")
erläutern	erklären und durch Beispiele/Zusatzinfos verständlich machen
herleiten	Formel aus Grundprinzipien entwickeln, mit Skizze und Text
berechnen / bestimmen / ermitteln	Rechenweg mit Ansatz und Einheiten; „bestimmen" auch grafisch
begründen / zeigen	Aussage mit physikalischen Argumenten bzw. Rechnung absichern
beurteilen / entscheiden	Aussage prüfen und ein begründetes Urteil fällen