Mögliche Versuchsthemen

Teil 1 – Mechanik und Wärmelehre

A5 - Trägheitsmoment

Raum: NBCF 04/589

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer I/Mechanik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Stichworte

Drehmoment, Drehimpuls, Trägheitsmoment und Berechnung von Trägheitsmomenten, Differentialgleichungen für ungedämpfte Schwingung (Drehpendel), Steinerscher Satz, Definition des Schwerpunktes (für Physiker: Trägheitstensor, Trägheitsellipsoid)

Zubehör

Drehtisch, verschiedene Körper aus Holz und Metall, Waage, Stoppuhr, Schieblehre, Gliedermaßstab, Libelle

Aufgaben

Bestimmung des Richtmomentes der Feder
Bestimmung des Trägheitsmomentes eines Kunststoff-Vollzylinders
Bestimmung des Trägheitsmomentes einer Holzkugel und einer Metallplatte
Bestimmung des Trägheitsmomentes der Metallplatte, wenn die Drehachse nicht durch den Schwerpunkt S verläuft. Es soll also das Trägheitsmoment bestimmt werden für verscheidene Abstände des Schwerpunktes von der Drehachse und die Gültigkeit des Steinerschen Satzes nachgeprüft werden

A6 - Kreisel

Raum: NBCF 04/590

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer I/Mechanik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Stichworte

Drehmoment, Drehimpuls, Energie der Drehbewegungen, Typen von Kreiseln, Nutation und Präzession, Drehschwingungen

Zubehör

Kreisel in Aufhängung, Elektronische Stoppuhr, Gewichtsstücke 100g, 200g, 500g, 1kg, 2kg, anklemmbare Zusatzmasse für Kreisel, Maßstab 1m, Schnur ca. 1,2m

Aufgaben

Justierung des Kreisels
Bestimmung des Trägheitsmomentes des Kreisels aus Pendelschwingungen
Bestimmung des Trägheitsmomentes des Kreisels durch Anwendung des Energiesatzes
Bestimmung des Trägheitsmomentes des Kreisels aus der Kreiselpräzession

A7 - Physikalisches Pendel

Raum: NBCF 04/589

Literatur

Ilberg, Physikalisches Praktikum
Kohlrausch, Praktische Physik I

Stichworte

Kräfte und Drehmomente am Pendel, Trägheitsmoment, Schwingungsdifferentialgleichung, Trägheitsradius, Schwerpunkt von Körpern, Reduzierte Pendellänge, Theoretischer Zusammenhang zwischen Erdbeschleunigung und Breitenkreis, Messgenauigkeit, Messfelder, Kathetometer

Zubehör

Lattenpendel, Reversionspendel, elektronische Uhr mit Lichtschranke, Kathetometer 0,5m

Aufgaben

Bestimmung der Erdbeschleunigungskonstanten g mit einem Lattenpendel
Bestimmung der Erdbeschleunigungskonstanten g mit einem Reversionspendel

A9 - Polscher Resonator

Raum: NB 04/27

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Pohl, Mechanik, Akustik und Wärmelehre

Stichworte

Bewegungsgleichungen und Kreisfrequenzen für freie ungedämpfte, freie gedämpfte und erzwungene Schwingung; log. Dekrement; Erzwungene Schwingung; Anfangsverhalten und stationärer Zustand, Resonanz, Halbwertsbreite und Verschiebung des Maximums, Phasenverschiebung, Energieübertrag, Bestimmung der Dämpfungskonstanten aus verschiedenen Schwingungstypen

Zubehör

Pohlscher Pendel, elektronische Uhr mit Lichtschranke, Gleichstrom-Netzgerät, Amperemeter, Blitzlampe

Aufgaben

Messung der Dämpfungskonstanten und der Kennfrequenz
Messung der Resonanzkurve und des Phasenverlaufs bei der erzwungenen Schwingung

A12 - Windkanal

Raum: NB 04

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Pohl, Mechanik, Akustik und Wärmelehre

Stichworte

Zubehör

Pohlscher Pendel, elektronische Uhr mit Lichtschranke, Gleichstrom-Netzgerät, Amperemeter, Blitzlampe

Aufgaben

Messung der Dämpfungskonstanten und der Kennfrequenz
Messung der Resonanzkurve und des Phasenverlaufs bei der erzwungenen Schwingung

A13 - Elastizität

Raum: NBCF 04/590

Literatur

Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik
Walcher, Praktikum der Physik
Tyler, A Laboratory Manual of Physics

Stichworte

Elastizitätsmodul, Schub- und Torsionsmodul, Kompressionsmodul, Poisson-Zahl

Zubehör

Anordnung zur Messung des Elastizitätsmoduls mit Hilfe der Durchbiegung, Anordnung zur Messung des Schubmoduls durch statische Verdrillung eines zweiseitig eingespannten Stabes, Anordnung zur dynamischen Messung von Elastizitätsmodul und Schubmodul (Searlscher Apparat), Gewichtsstücke, Stoppuhr, Schieblehre, Maßstab 1m

Aufgaben

Bestimmung des Elastizitätsmoduls aus der Durchbiegung eines Balkens
Bestimmung des Schubmoduls aus der Verdrillung eines Stabes
Bestimmung des Schubmoduls und Elastizitätsmoduls mit Hilfe des Searleschen Apparates

A15 - Innere Reibung von Flüssigkeiten Oberflächenspannung

Raum: NBCF 04/590

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik

Stichworte

Oberflächenspannung, Abreissmethode, kapillare „Steighöhe“, Viskosität, laminare Strömung, Stokessches Gesetz, Kugelfallmethode, Widerstand und BEwegungsgleichungen bei laminarer und turbulenter Strömung, Reynoldssche Zahl

Zubehör

Federwaage, in der Höhe verstellbares Tischchen, Petrischale, Schneidenring, Kapillare mit Gummiballpumpe; Rohr mit Öl, Kugeln verschiedener Durchmesser; Rohr mit Wasser, Widerstandskörper und Zusatzmassenstücke; Stoppuhr, Schieblehre, Pinzette, Maßstab 1m

Aufgaben

Messung der Oberflächenspannung von destilliertem Wasser nach der Abreissmethode
Messung der Steighöhe von destilliertem Wasser in einer Glaskapillaren
Messung der dynamischen Viskosität von Pumpenöl nach der Kugelfallmethode
Messung des Strömungswiderstandes bei turbulenter Strömung

A18 - Kundtsches Rohr und Quinckesches Interferenzrohr

Raum: NBCF 04/588

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik
Bergmann-Schäfer I/Mechanik

Stichworte

Longitudinale und transversale Schwingungen, Schallgeschwindigkeit bei Gasen und festen Körpern, Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur (für Physiker: Wellengleichung und Randbedingungen, Reflexion und Überlagerung von Wellen)

Zubehör

zu Aufgabe 1: Kundtsches Rohr aus Glas, Messingstab, Stahlstab, Kolophonium, Korkmehl, Filzlappen, Maßstab 1m

zu Aufgabe 2: Interferenzrohr, Lautsprecher, Mikrophon, Tongenerator und Verstärker, Vielfachinstrument, Maßstab 0,3m

Aufgaben

Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Stäben aus Stahl und Messing
Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft aus der Beobachtung der Interferenz von Schallwellen

D3 - Latente Wärme

Raum: NBCF 04/377

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Tyler, A Laboratory Manual of Physics

Stichworte

Thermodynamische Zustandsgrößen, Zustandsfunktion, 1. Hauptsatz, p-V-Diagramm, kritischer Punkt, Kalorimeterformel (prinzipielle Herleitung), Abhängigkeit der Verdampfungswärme von der Temperatur

Zubehör

Kalorimeter mit Thermometer und Magnetrührer, Glasgefäße, Waage, Netzgerät (Wechselspannung 0-42V, max. 10A), Voltmeter, Amperemeter, spezielle Verdampfungsapparatur (s. Tyler), Stoppuhr

Aufgaben

Messung der Schmelzwärme des Eises
Messung der Verdampfungswärme von Wasser

D4 - Dampfdruckkurve von Wasser, Luftfeuchtigkeit

Raum: NBCF 04/377

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Zubehör

Dampfdruckapparat, Thermostat mit Druck-Saug-Pumpe, Thermometer, Aspirationspsychrometer

Aufgaben

Messung des Dampfdrucks von Wasser im Bereich von 20 bis 95°C und Bestimmung der Verdampfungswärme von Wasser für 80°C
Bestimmung der Luftfeuchtigkeit mit einem Aspirationspsychrometer

D8 - Wirkungsgrad von Kreisprozessen

Raum: NBCF 04/397

Literatur

Pohl, Mechanik, Akustik und Wärmelehre
Bermann-Schäfer I/Mechanik, Akustik, Wärme
Becker/Jodl, Physikalisches Praktikum

Stichworte

Reversible und irreversible Vorgänge, Carnotscher Kreisprozeß, Stirlingscher Kreisprozeß, Heißluftmotor, Regenerator, Wärmepumpe, Kältemaschine

Zubehör

Heißluftmotor, Piezoelektrisches Druckmessgerät, Lichtschranke mit elektronischer Uhr, Computer mit CASSY-Interface, Experimentiermotor, Schiebewiderstand, Heiztranformator, mV-Meter, Netzgerät, Potentiometer, Strom- und Spannungs-Messgerät, Federwaage, Kunststoffschnur, Anleitung zur Benutzung des CASSY-Systems

Aufgaben

Inbetriebnahme des Heißluftmotors.
Bestimmung der zugeführten Heizleistung.
Aufnahme des pV-Diagramms.
Messung der Drehzahl des Motors.
Messung der Temperatur im Expansionsraum.
Messung der vom Motor abgegebenen Leistung durch Abbremsversuche.
Man betreibe den Motor als Wärmepumpe und als Kältemaschine.
Man berechne den thermischen Wirkungsgrad, den thermodynamischen Wirkungsgrad und den mechanischen Wirkungsgrad. Diskutieren Sie die Ergebnisse.

D11 - Pyrometer

Raum: NBCF 04/398

Literatur

Pohl, Optik und Atomphysik
Bermann-Schäfer III/Optik
Walcher, Praktikum der Physik

Zubehör

Versuchsaufbau I: Optische Bank, Pyrometer, Halterung für Streifen aus Palladiumblech, Netzgerät mit Regeltrafo für Heizung des Pd-Streifens, Netzgerät zum Betrieb der Niedervoltlampe, Kasten mit Pd-Streifen und Pinzette, Niedervoltlampe, Linse und Graufilter

Versuchsaufbau II: Optische Bank, Ofen mit Schwarzkörperzusatz, Thermometer, Thermosäule, mV-Meter, Drehtransformator

Aufgaben

Bestimmung der Einstellgenauigkeit des Pyrometers
Bestimmung des Schmelzpunktes von Palladium
Bestimmung der Temperatur einer Wolfram-Wendel einer Niedervoltlampe
Messung der Strahlungsleistung eines schwarzen Strahlers in Abhängigkeit von der Temperatur und Bestimmung der Stefan-Boltzmann-Konstanten

Teil 2 – Elektrizitätslehre und Optik

E1 - Messtechnik I

Raum: NBCF 04/590

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Eichler, Kronfeldt, Sahm: Das Neue Physikalische Praktikum
Schenk: Physikalisches Praktikum

Stichworte

Addieren von Kapazitäten in Reihen- und Parallelschaltungen, Addieren von Widerständen in Reihen- und Parallelschaltungen, Auf- und Entladevorgang Kondensator, Schwingkreise, Wechselstromwiderstand, Güte der Resonanz

Zubehör

3 Kondensatoren, 2 Spulen, 5 Widerstände, Funktionsgenerator, Kabel für Oszilloskop, Steckelemente, Oszilloskop, Multimeter, diverse Kabel

Aufgaben

Messung von U_eff und I_eff mittels Multimeter und Oszilloskop
Bestimmung der Proportionalitätskonstanten
Bestimmung der Resonanzfrequenz und des Wechselstomwiderstandes in Schwinkreisen

E2 - Messtechnik II

Raum: NBCF 04/589

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Eichler, Kronfeldt, Sahm: Das Neue Physikalische Praktikum
Schenk: Physikalisches Praktikum

Stichworte

Halbleiterdioden, Leuchtdioden, Z-Dioden, Lawinen-Durchbruch, Schwellenspannung, Zener-Spannung, bipolarer Transistor (npn, pnp), Feldeffekttransistor, Verlustleistung, Widerstandsbereich/Abschnürbereich

Zubehör

7 verschiedene Dioden, 3 Transistoren, 5 Widerstände, Netzteil, Steckbrett, Steckelemente, Laptop mit LabView, Messkarte, Kabel

Aufgaben

Erstellung eines Messprogramms mit LabView
Kennlinienmessung von Dioden
Untersuchung der Diodeneigenschaften von Transistorstrecken
Kennlinienmessung eines bipolaren Transistors (BD137)
Kennlinienmessung eines Feldeffekttransistors

E3 - Transistorschaltungen

Raum: NBCF 04/588

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Eichler, Kronfeldt, Sahm: Das Neue Physikalische Praktikum
Schenk: Physikalisches Praktikum

Stichworte

Transistor, LDR, Strom- und Spannungsverstärkung eines Transistors, astabiler Multivibrator

Zubehör

6 Kondensatoren, 5 Widerstände, LDR, 2 Transistoren(BC140), 2 Dioden (1N4007), Netzteil, Steckbrett, Steckelemente, Funktionsgenerator, Oszilloskop, A2 Analog Multimeter, Schalter, Kabel, 2 Glühlampen

Aufgaben

Transistor als Schalter
Transistor als Verstärker
Transistor als Funktionsgenerator

C3 - Linsenfehler (Allgemein)

Raum: NB 04/126

Literatur

Bergmann-Schäfer III/Optik
Pohl, Optik und Atomphysik

Stichworte

Astigmatismus, Koma sphärische und chromatische Aberration, Bildfeldwölbung, Verzeichnung, Hauptebenen, Knotenpunkte, Dispersion

Zubehör

zu Aufgabe 1: Glühlampe (6V), Grünfilter, Linse, Mattscheibe, Verschiebereiter mit Millimetereinteilung (quer zur optischen Bank für die Lampe und in Richtung der optischen Bank für die Mattscheibe), drehbarer Spalt

zu Aufgabe 2: Optische Bank, Abschirmung gegen Streulicht, Wärmeschutzfilter, Kondensor, Lochblende, Blaufilter für 436 nm-Linie, Grünfilter für 546 nm-Linie, Rotfilter für 640 nm-Linie, Plankonvexlinse, senkrecht gespannter Draht auf Quer- und Längs-Feintrieb, Mattscheibe mit Skala, Taschenlampe, für Aufbau a) Hg-Zn-Cd-Hochdrucklampe mit Versorgungsgerät, für Aufbau b) LED-Revolver mit verschiedenen LEDs (grün 525 nm, rot 660 nm, blau 470 nm).

Aufgaben

Aufnahme der meriodionalen (tangentialen) und der sagittalen Bildfläche einer Linse (Astigmatismus schiefer Bündel und Bildflächenwölbung)
Bestimmung der Brennweite einer Linse für verschiedene Spektralfarben (sphärische und chromatische Aberration einer Plankonvexlinse), a) mit einer Spektrallampe, b) mit verschiedenen LEDs. Man lege der Vorbereitung Skizzen bei, die die verschiedenen Linsenfehler darstellen

C6 - Mikroskop

Raum: NB 04/124

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Zubehör

Mikroskop mit Beleuchtungseinrichtung, Objektive 4:1, 10:1, 40:1 und 100:1, Objektmikrometer, 3 Farbfilter (660 nm, 525 nm und 475 nm), Glasplättchen, variabler Objektiv-Spalt, variabler Spalt zum Aufsetzen auf den Objekttisch, 30-cm-Maßstab mit Stativ, Schieblehre, Abdeckplättchen, Messlupe, Pipette, optisches Gitter, He-Ne-Laser, Becherglas, Kathetometer

Aufgaben

Messung der Gesamtvergrößerung mit verschiedenen Objektiven
Bestimmung von Öffnungswinkel und numerischer Apertur
Messung der zur Auflösung einer gegebenen Objektstruktur notwendigen Apertur bei drei verschiedenen Wellenlängen
Messung der Auflösung einer vorhandenen Objektstruktur nach Verbesserung der numerischen Apertur.

C10 - Prismenspektrometer

Raum: NB 04/157

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik
Pohl, Optik und Atomphysik

Stichworte

Aufbau des Prismenspektralapparates, Bündelverlauf im Prisma, Dispersion des Prismas, Gaußsches Okular, Auflösungsvermögen des Spektrometers

Zubehör

Prismenspektrometer, Prisma, Glasquader zur Justierung (der Quader ist längs einer Ebene durch Boden- und Deckflächendiagonale geschnitten und verkittet), Hg-Cd-Lampe, Kondensor; variabler, auf das Fernrohrobjektiv aufsteckbarer Spalt, Messmikroskop, Taschenlampe, Justieranleitung

Aufgaben

Skizze des Bündelverlaufs im Spektrometer
Justierung des Spektrometers
Aufnahme der Dispersionskurve
Bestimmung des Auflösungsvermögens zur Trennung der gelben Hg-Linien

C11 - Polarisation

Raum: NB 04/151

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik
Pohl, Optik und Atomphysik
Ergänzende Literatur: Buchwald, Einführung in die Kristalloptik

Stichworte

Doppelbrechung, optische Achse, Kristallhauptschnitt; ordentlicher und außerordentlicher Strahl; Gangunterschied; λ/4-Plättchen; positiv und negativ einachsige Kristalle; linear, zirkular und elliptisch polarisiertes Licht; optische Aktivität; Halbschattenprinzip; Saccharimetrie; Strahlungsleistung

Zubehör

Optische Bank, Niederspannungslampe, Grünfilter, Polariation, Analysator, λ/4-Plättchen, Irisblende, Linse, Fotozelle, Vielfachinstrument (Multizet), Halbschattenpolarimeter mit 3 Probenröhrchen, Na-Dampf-Lampe mit Versorgungsgerät, Taschenlampe

Aufgaben

Schematische Skizze des Versuchsaufbaus
Abschätzung der Bandbreite des Grünfilters
Messung der Strahlungsleistung als Funktion des Drehwinkels eines Polarisationsfilters (Analysator)
1. für linear polarisiertes Licht
2. für zirkular polarisiertes Licht
3. für elliptisch polarisiertes Licht
Saccharimetrie:
1. Messung des Halbschattenwinkels des verwendeten Polarimeters
2. Bestimmung des Drehvermögens von Zucker
3. Bestimmung der Konzentration einer Zuckerlösung

C14 - Beugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter

Raum: NB 04/157

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik

Stichworte

Optische Bank, Na-Dampf-Lampe, (λ = 589,3 nm), Kondensor (fk = 200 mm), variabler Beleuchtungsspalt, Linse L1 (f1= 150 mm), Diaträger als Haltevorrichtung für Dias, Linse L2 (f2= 150 mm), Fernrohr auf seitlich verschiebbarem Trieb, Messlupe, Spiegel, Dias und Draht

Aufgaben

Vervollständigung der Fig. 1 durch Einzeichnen des Strahlengangs
Justierung des Versuchsaufbaus
Ausmessung der Beugungsfigur eines Einzelspaltes und Bestimmung der Spaltbreite D
Herstellung einer Skizze der Beugungsfigur eines Doppelspaltes und Bestimmung von b/D
Ausmessung der Beugungsfigur eines Gitters und Bestimmung von λ
Messung der Spaltbreite D des Einzelspaltes und Spaltbreite D und des Spaltabstandes b des Doppelspaltes mit Hilfe der Messlupe
Diskussion der Ergebnisse aus Aufgabe 3, 4, 5 und 6

C15 - Gitterspektrometer

Raum: NB 04/159

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik
Pohl, Optik und Atomphysik
Finkelburg, Einführung in die Atomphysik

Stichworte

Beugung am Gitter, Aufbau des Gitterspektrometers, Gaußsches Okular, Auflösungsvermögen, Bohrsche Theorie, Wasserstoffspektrum, Rydberg-Konstante

Zubehör

Gitterspektrometer, Hg-Cd-Lampe, H-Geißlerröhre, Kondensor; variabler, auf das Fernrohr aufsteckbarer Spalt; Messmikroskop, Taschenlampe

Aufgaben

Skizze des Bündelverlaufs im Spektrometer
Justierung des Spektrometers
Ausnahme der Eichkurve, Bestimmung der Gitterkonstanten
Herstellung einer Skizze der Beugungsfigur eines Doppelspaltes und Bestimmung von b/D
Bestimmung des Auflösungsvermögens zur Trennung der gelben Hg-Linien
Ausmessung des Wasserstoffspektrums (Balmerserie)

C16 - Interferenz

Raum: NB 04/127

Literatur

Bergmann-Schäfer/Optik
Walcher, Praktikum der Physik

Stichworte

Ebene Wellen. Kohärenz: Kohärenzlänge, Wellenpaket, Wellenzug, Dispersionsgebiet.Koheränzbedingung: Größe der Lichtquelle. Interferenzen gleicher Dicke, Interferenzen gleicher Neigung.

Zubehör

A) Pohlscher Interferenzversuch: Optische Bank, Na-Dampf-Lampe (λ=589,3nm) und Hg-Hochdrucklampe jeweils mit Vorschaltgerät, zwei Mattscheiben, Glimmerplatte (n=1,6), Farbfilter: blau (440 nm), grün (525 nm), gelb (580 nm), Maßband.

B) Newtonscher Interferenzversuch: Newton-Farbglas, Linse (f = 50 mm), Interferenzfilter ( blau 440 nm, grün 545 nm, gelb 582 nm), Mattscheibe, Hg-Hochdrucklampe, Vorschaltgerät für Hg-Lampe, Kondensor (f = 60 mm), Lineal.

Aufgaben

Bestimmung der Dicke der Glimmerplatte anhand der Radien des Interferenzbildes und der Wellenlänge der Na-Lampe.
Bestimmung der verschiedenen Wellenlängen der Hg-Lampe mit verschiedenen Farbfiltern (blau, grün, rot) anhand der Radien der Interferenzringe und der Dicke der Glimmerplatte.
Bestimmung der Wellenlängen des eingesetzten Lichts für einen (gegebenen) Krümmungsradius der Linse.
Bestimmung des Krümmungsradius bei gegebenen Wellenlängen.

C17 - Interferometer

Raum: NB 04/150

Literatur

Bergmann-Schäfer III/Optik
Pohl, Optik und Atomphysik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Stichworte

Michelson Interferometer, Interferenz, Interferenz an ainer planparallelen und keilförmigen Platte, Kohärenzlänge, Weißlichtinterferenz, Brechzahl

Zubehör

Laseroptik-Grundplatte, He-Ne-Laser (linear polarisiert) auf Laserträger, 6 optik-Füße, 2 Strahteiler, 2 feinjustierbare Planspiegel, Kugellinse (f = 2,7 mm), durchscheinender Schirm, Sockel, 30-cm-Maßstab, Feinstelltrieb, evakuierbare Kammer, Vakuum- und Druck-Handpumpe, kleiner Stativfuß, Universal-Staivklemme

Aufgaben

Aufbau eines Michelson-Interferometers.
Bestimmung der Wellenlänge eines He-Ne-Lasers.
Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers.
Messung der Brechzahl von Luft mit einem Mach-Zehnder-Interferometer.

C19 - Photoelektrische Bauelemente

NB 04

Literatur

Finkelburg, Einführung in die Atomphysik
Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik

Stichworte

Elektrische Eigenschaften von Metall (Leiter) und Halbleiter, Kontaktpotential, optischer Wirkungsgrad, spektrale Empfindlichkeit, photometrische Größen, Interferenzfilter, Aufbau eines Photoelements

Zubehör

Richtleuchte mit Netztrafo (12V), Wärmeschutzfilter, Blendschirm mit Irisblende, ein festes und zwei drehbare Polarisationsfilter, Luxmeter, Selen-Photoelement mit abnehmbarem Grünfilter, Operationsverstärker zur Strom- und Spannungsmessung mit Messinstrument am Ausgang, Doppelverschiebereiter zum wahlweisen Einbringen von Luxmeter und Photoelement in den Strahlengang, 2 Widerstandsdekaden, Xenon-Hochdrucklampe mit Vorschaltgerät, UV-Absorptionsfilter, Spalt (variabel), Verlauflinienfilter auf Messverschiebereiter

Aufgaben

Messung ds Kurzschlussstromes Ik als Funktion der Beleuchtungsstärke
Messung des Stromes bei Außenwiderständen Ra = 200 Ω, 1 kΩ und 100 kΩ als Funktion der Beleuchtungsstärke und Bestimmung der EMK
Bestimmung des Innenwiderstandes des vorliegenden Selen-Photoelementes
Messung der spektralen Empfindlichkeit des Selen-Elements mit und ohne vorgesetztem Grünfilter

Teil 3 – Atom- und Kernphysik

C20 - Lichtelektrischer Effekt

Raum: 04/125

Literatur

Bergmann-Schäfer III/Optik
Walcher, Praktikum der Physik
Pohl, Optik und Atomphysik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Stichworte

Lichtquantentheorie, Lichtelektrischer Effekt, Photozelle, Kontaktpotential, Fermi-Statistik

Zubehör

Photozelle, Grundgerät für Photozelle, Hg-Hochdrucklampe, Fassung E27 mit Vielfachstecker, Universaldrossel (230 V, 50 Hz), Linsen (f1 = 100 mm, f2 = 50 mm), Irisblende, Filterrad mit Irisblende, verschiedene Interferenzfilter (365 nm, 546 nm, 436 nm, 405 nm), Elektrometer-Verstärker, Steckernetzgerät, STE-Kondensatoren, STE-Widerstände, STE-Taster einpolig, Voltmeter, optische Bank, Optikreiter, Klemmstecker, Geradstück BNC, Kupplungsstecker, Gegenspannungsnetzgerät, Experimentierkabel.

Aufgaben

Testmessung zur Bestimmung der optimalen Versuchsbedingungen.
Messung der Grenzspannungen einer Vakuum-Photozelle mit Licht verschiedener Wellenlängen.
Messung der Strom-Spannungs-Kennlinien.
Bestimmung der Planck-Konstanten h aus den zuvor gewonnenen Daten.

D12 - Statistik- und Stichprobenproblem

Raum: NBCF 04/398

Literatur

Kamke-Krämer, Physikalische Grundlagen der Maßeinheiten
Spiegel, Statistik (Schaum)
Bronstein-Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik

Stichworte

Arithmetisches Mittel, Standardabweichung des Mittel-/ Einzelwerts, absolute und relative Häufigkeiten, Methode der kleinsten Quadrate, Hypothese

Aufgaben

Erheben Sie eine Stichprobe vom Umfang z = 200.
Zeichnen Sie ein Histogramm für die Verteilung der von Ihnen erhobenen Daten.
Berechnen Sie für die Daten
1. den arithmetischen Mittelwert,
2. die Varianz,
3. die Standardabweichung des Einzelwertes und
4. die Standardabweichung des Mittelwertes.
Prüfen Sie, ob es sich bei Ihrer empirischen Verteilung um eine Binominal-, eine Poisson- und/oder eine Normalverteilung handeln kann. Überprüfen Sie die Haltbarkeit dieser Hypothesen mittels des χ²-Testes. Schätzen Sie zunächst den/die fehlenden Parameter der jeweiligen Verteilung und minimieren Sie χ² durch Variation der Parameter. Stellen Sie die Verteilungen mit den Parametern, für die χ² minimal wird, jeweils mit der empirischen Verteilung grafisch dar. Formulieren Sie für die drei Verteilungen Aussagen zur Haltbarkeit der Hypothesen auf den Konfidenzniveaus
1. 1 – α := 95% und
2. 1 – α := 99% (insgesamt sechs Aussagen).

D18 - Messung von e/m mit dem Fadenstrahlrohr

Raum: NB 04/378

Literatur

Bergmann-Schäfer II/Elektrizität und Magnetismus
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik
Kohlrausch, Praktische Physik II
Pohl, Elektrizitätslehre

Stichworte

Glühelektrischer Effekt, Glühemission, Richardsen-Gesetz, Austrittsarbeit, Fadenstrahl, mittlere freie Weglänge, Helmholtz-Spulen, Biot-Savartsches Gesetz, Lorentzkraft, Kathetometer

Zubehör

Fadenstrahlrohr auf Gestell mit Helmholtz-Spulen und Schaltkasten, Gleichstrom- und Gleichspannungs-Netzgeräte, Amperemeter, Voltmeter, Kathetometer, Taschenlampe

Aufgaben

Aufbau der Schaltung nach beiligendem Schaltbild und Scharfeinstellen des Kathetometers auf die Objektebene.
Messung des Durchmessers der Elektronenbahn bei verschiedenen Beschleunigungsspannungen.
Bestimmung von e/m mit Angabe des Mittelwertes und der Standardabweichung des Mittelwertes. Außerdem ist der Gesamtfehler aufgrund der Fehler der einzelnen Messgrößen zu berechnen
Diskussion der Ergebnisse

D19 - Röntgenröhre

Raum: NBCF 04/378

Literatur

Walcher, Praktikum dr Physik
Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik

Stichworte

Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung, charakteristische Strahlung), Fluoreszenzausbeute, Auger-Effekt, Bragg-Reflexion, Photoeffekt, Comptoneffekt, Absorption von Röntgenstrahlen (Absorptionskanten), Geiger-Müller-Zählrohr (Zählrohrcharakteristik, Totzeit)

Zubehör

Versuchsaufbau A: Röntgenapparatur mit Braggzusatz (=Blendensystem, Zirkonfilter, NaCl-Kristall, Zählrohr), Justierspalt, Netzgerät für Zählrohr, Impulszähler

Versuchsaufbau B: Röntgenapparatur mit Braggzusatz (=Blendensystem ∅ 2 mm, LiF-Kristall, Zählrohr), Justierspalt, Netzgerät für Zählrohr, Impulszähler

Aufgaben

Zu A:

Bestimmung des Nullpunktes der Winkelskala für den Zählrohrwinkel β
Bestimmung des Nullpunktes der Winkelskala für den Kristallwinkel α
Messung der Intensität des reflektierten Röntgenstrahls in Abhängigkeit vom Kristallwinkel
Bestimmung der Energie der Molybdän-Kα-Strahlung

Zu B:

Bestimmung des Nullpunktes der Winkelskala für den Zählrohrwinkel β
Bestimmung des Nullpunktes der Winkelskala für den Kristallwinkel α
Messung der Intensität des reflektierten Röntgenstrahls in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung (für mehrere ausgewählte Kristallwinkel)
Bestimmung der Planck-Konstanten aus der Grenzwellenlänge Nach Absprache mit dem Versuchsbetreuer werden die Aufgaben A oder B durchgeführt

D20 - Franck-Hertz-Versuch

Raum: NBCF 04/756

1. Netzgerät
2. Franck-Hertz-Rohr
3. Ofen
4. Temperaturfühler

Literatur

Hellwege, Einführung in die Physik der Atome
Finkelburg, Einführng in die Atomphysik
Schpolski, Atomphysik I

Stichworte

Mechanik der Drehbewegung (Drehimpuls, Trägheitsmoment, Winkelgeschwindigkeit), Bohrsches Atommodell, Bohrsche Postulate, Berechnung der Rydbergkonstanten, Quantelung, Quantenzahlen, elastischer Stoß, Anregung, Energie eines Teilchens im Feld, Raumladungsgesetz. Zusätzlich für Physiker: Termschema von Hg

Zubehör

Netzgerät für 6,3 V und 0 bis 300 V, Messverstärker (eingebaut in Franck-Hertz-Grundgerät), Vielfachmessgerät, mV-Meter, Franck-Hertz-Rohr, Ofen mit Thermostat

Aufgaben

Bestimmung der Anregungsenergie des 1. über dem Grundzustand von Hg liegenden Niveaus

D23 - Elementarladung nach Millikan

Raum: NB 04/29

1. Millikan-Gerät
2. Ölzerstäuber
3. Netzgerät
4. Objektmikrometer
5. Elektronische Stoppuhr

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Schpolski, Atomphysik I

Stichworte

Homogenes elektrisches Feld, Kräfte auf elektrisch geladene Körper im elektrischen Feld, Dynamische Viskosität, Stokessches Gestz

Zubehör

Millikangerät auf Stativ mit Ölzerstäuber, Gleichspannungsnetzgerät (0-600) V mit Anschluss für Beleuchtungslampe, 2 elektrische Uhren, Objektmikrometer

Aufgaben

Kallibrierung des Okularmikrometers
Messung der Fallgeschwindigkeit v2 eines ausgewählten Öltröpfchens bei spannungsfreien Kondensator, sowie der Steiggeschwindigkeit v2 desselben Tröpfchens bei der an den Kondensator angelegten Spannung U
Wiederholung der Aufgabe 2 für mindestens 20 verschiedene Öltröpfchen
Bestimmung der Ladung Q der Öltröpfchen
Berechnung von Qc durch Verwendung der Cunninghamschen Korrektur
Bestimmung der Elemetarladung e (Mittelwert und Standardabweichung des Mittelwertes)

D24 Halleffekt

Raum: NB 04/588

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer II/Elektromagnetismus

Stichworte

Normaler und anormaler Halleffekt, Elektrische Leitung in Metallen, Beweglichkeit, Ohmsches Gesetz, Lorentzkraft, Kräfte auf elektrisch geladene Körper in elektrischen und magnetischen Feldern

Zubehör

Netzgerät (Wechselspannung 0-2 V, max. 20 A), Netzgerät (Gleichspannung 13,8 V, max. 10 A), Schiebewiderstand 11 Ω/8 A, Hall-Effekt-Verstärker (Lock.in-Verstärker), Leybold Aufbautransformator mit Polschuhen, 2 Spulen 500 Wdg., Hall-Effekt-Geräte mit Silber- oder Kupferfolie, Magnetfeldmessgerät, Stativ, Kreuzmuffe (drehbar), 3 Vielfachmessgeräte (Siemens VAeff MULTIZET, Siemens VAΩ MULTIZET S und Voltcraft HC-5050DB)

Aufgaben

Man messe die Leitfähigkeit einer dünnen Folie aus Silber bzw. Kupfer ohne äußeres Magnetfeld
Man messe die Hall-Spannung UH einer dünnen Folie aus Silber bzw. Kupfer als Funktion:
1. des Stromes Ix bei konstantem Feld Bz=0,3 T. Man variiere Ix von 0 bis 12 A in Schritten von 1 A
2. der magnetischen Induktion Bz bei konstantem Strom Ix=6 A. Bz soll von 0,1 T bis zum Maximalwert in Schritten von 0, 05 T variiert werden
Man bestimme den Hall-Koeffizienten RH und berechne die Hall-Beweglichkeit

D25 - Gamma-Spektroskopie

Raum: NBCF 04/587

Literatur

Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik
Paul A. Tipler, Physik
Werner Stolz, Messung ionisierender Strahlung
Braunsfurth-Meyer, Physikalisches Praktikum für Mediziner und Biologen

Stichworte

Photoeffekt, Comptoneffekt, Paarbildungseffekt, Absorptionsgesetz für elektromagnetische Strahlung, Schwächungskoeffizient, Energiespektrum eine γ-Strahlers, Szintillationsdetektoren, Vielkanal-Analysatoren, Statistik (Poisson-Vertelung)

Zubehör

137Cs (Buchler-Stab), 40K-Quelle, Szintillationsdetektor, Vielkanal-Analysator mit Anleitung zum Messprogramm, Abschirmmaterialien

Aufgaben

(Energie-) Kalibrierung des Messsystems

Überprüfung des quadratischen Abstandsgesetzes

Untersuchung des Absorptionsverhaltens von Gamma-Strahlung in Materialien unterschiedlicher Ordnungszahlen Z

Sonstige Versuche (alle NB 04)

A1 - Waage

Literatur

Westphal, Physikalisches Praktikum
Walcher, Praktikum der Physik

Zubehör

Balkenwaage, Substitutionswaage, Probekörper aus Aluminium, Gewichtsätze

Vorbemerkung

Die Balkenwaage besitzt eine Dämpfungseinrichtung; daher entfällt die in der Literatur beschriebene Ablesung im schwingenden Zustand. Die Ablesung erfolgt, wenn der Zeiger zum Stillstand gekommen ist. Warum wählt man die Dämpfung kleiner als die, die bei dem aperiodischen Grenzfall vorliegt?

Bei den Messungen wird vorausgesetzt, dass die Genauigkeit der Massenstücke besser als die Genauigkeit der Waage ist.

Aufgaben

Messung der Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Belastung
Bestimmung der Masse eines Probekörpers durch Doppelwägung auf der Balkenwaage und durch Wägung auf der Substitutionswaage

A8 - Gekoppeltes Pendel

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer I/Mechanik
Westphal, Praktikum

Stichworte

Momentengleichgewicht und Bewegungsgleichung des gekoppelten Systems; Anfangsbedingungen und Schwingungstypen; Kopplungsgrad; Modulation; Zusammenhang zwischen den Frequenzen einfacher Schwingungstypen und bei Schwegung

Zubehör

2 gleiche Pendel, Bandfeder, Markierungsstab, elektronische Uhr mit Lichtschranke 0,5m

Aufgaben

Messung der Schwingungsdauer T0 für jedes der beiden Pendel ohne Kopplung
Messung der Schwingungsdauer T1 der Pendel (gekoppeltes System) für den Fall der gleichsinnigen Schwingung (ψ1 = ψ2)
Messung der Schwingungsdauer T2 für den Fall der gegensinnigen Schwingung (ψ1 = -ψ2). Berechnung des Kopplungsgrades k aus den Messwerten T1 und T2
Für den Fall: ψ1(0) = 0, ψ2(0) ≠ 0, ψ1(0) = ψ2(0) = 0 messe man die Schwebungsdauer T s und die Schwingungsdauer TII eines Pendels.
Mit veränderter Kopplung wiederhole man die Aufgaben 2, 3 und 4

C2 - Linsensysteme und dicke Linsen

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik

Stichworte

Brennpunkte(~weiten), Hauptpunkte(~ebenen), Knotenpunkte, Vorzeichenkonvention, Abbildungsgleichung, Lateralvergrößerung, Teleobjektiv

Zubehör

Optische Bank, Hg-Zn-Cd-Lampe mit Versorgungsgerät, Kondensor, Grünfilter, Gegenstand, Plankonvexlinse, Linsensystem (Teleobjektiv), Mattscheibe, Okular mit Okularmikrometer (10 mm in 100 Teile geteilt), Taschenlampe

Aufgaben

Skizze des Versuchsaufbaus
Bestimmung der Brennweiten und der Lagen der Hauptebenen einer dicken Linse
Bestimmung der Brennweiten und der Lagen der Hauptebenen eines Teleobjektivs
Eintragung der Brennpunkte und der Hauptebenen in die beiligenden Skizzen

C7 - Optische Geräte

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Bergmann-Schäfer III/Optik

Stichworte

Kardinalpunkte, Hauptebenen, Hauptstrahlen, Eintritts- und Austrittspupille, teleskopisches System, astronomisches (Kepler-) und terrestrisches (holländisches-, Galilei-)Fernrohr, Mikroskop, Angular- und Lateralvergrößerung, Vergrößerung des Mikroskops, optische Tubuslänge, Autokollimation

Zubehör

3 optische Bänke (125, 50 und 25 cm lang), Lichtkasten mit Maßeinteilung (an der Wand), Niedervoltlampe (6V) mit Netzgerät und Vorwiderstand zur Regelung der Lampenhelligkeit, halbdurchlässiger Spiegel, Gegenstand (Dia mit Maßeinteilung), Objektiv (f=250 mm), Spiegel, Kombination aus einem halbdurchlässigen Spiegel und einem Spiegel auf einem Stift, 2 Mattscheiben (davon eine mit mm-Einteilung), Maßstab (ca. 0,25 m, befestigt an einem Stativ), je eine Objektivlinse für das Fernrohr (f=400 mm) und für das Mikroskop (f=57 mm bzw. 50 mm), Okularlinse (f=80 mm), Messmikroskop (10-fache Vergrößerung), Graufilter

Aufgaben

Konstruktion auf den beiligenden Blättern
Bestimmung der Angularvergrößerung eines auf ∞ eingestellten astronomischen Fernrohres
Messung der Vergrößerung eines auf einen unendlichen Gegenstand eingestellten Fernrohres
Bestimmung der Vergrößerung eines Mikroskops

C12 - Reflexion

Literatur

Bergmann-Schäfer III/Optik

Stichworte

Autokollimation, elektromagnetische Wellen, Brechungsgesetz, Reflexionsebene, Fresnelsche Formeln, Brewsterwinkel

Zubehör

Niedervoltlampe mit Kondensator, Netzgerät, Wärmeschutzfilter, Streulichtabschirmung mit Irisblende, variable Lochblende, Farbfilter, Mattscheibe, Arbeitstische mit fester und drehbarer optischer Bank, Linse (f=200 mm), 2 Polarisationsfilter, drehbar angeordnete Plankonvexlinse, Objektivlinse (f=200 mm), Photozelle, Amperemeter mit eingebauter Spannungsquelle 85V, Taschenlampe

Aufgaben

Justierung der Versuchsanleitung
Messung des Photostromes für den reflektierten Strahl als Funktion des Reflexionswinkel α
1. E-Vektor des einfallenden Strahls senkrecht zur Reflexionsebene
2. E-Vektor des einfallenden Strahls parallel zur Reflexionsebene
Messung des Azimutwinkels Φr des reflektierten Strahls als Funktion des Reflexionswinkels (Φe=45°)
Diagramme auf Millimeterpapier zeichnen:
1. ρs(α) und ρp(α)
2. Φr(α)
Bestimmung der Brechzahl des Glases der Plankonvexlinse (4 Verfahren!)

A20 - Rollschwingungen

Literatur

Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik
Walcher, Praktikum der Physik

Stichworte

Energiesatz, Differentialgleichung einer ungedämpften, freien, harmonischen schwingung, Kennfrequenz, Resonanzfrequenz

Zubehör

Elektronische Uhr mit Lichtschranke, Konkavlinsen, Stahlkugeln, 2 optische Bänke, Niedervoltlampe mit Netzgerät, Mattscheibe, Fernrohr mit Vorsatzlinse, halbdurchlässiger Spiegel, Dia mit Masseinteilung als Gegenstand, Schieblehre, Maßstab 0,3m, Sphärometer

Aufgaben

Bestimmung der Krümmungsradien der Stahlkugeln und der kokaven Linsenflächen
Bestimmung der Krümmungsradien der kokaven Linsenflächen mit Hilfe eines Sphärometers
Bestimmung der Schwingungsdauer der Schwingungen von

D14 - α und β-Absorption

Literatur

Walcher, Praktikum der Physik
Marmier, Kernphysik I
Versuchsanleitung zu Versuch D21

Stichworte

Radioaktiver Zerfall, α-,β-,γ-Strahlung, Ionisationsbremsung, Reichweite

Zubehör

Glockenzählrohr, Hochspannungsgerät, Verstärker mit Zähler, 212Pb-Präparat (T1/2=10,6 h), Zählroh- und Präparathalterung, optische Bank, 204T1-Präparat

Aufgaben

Bestimmung des Raumwinkels und Justierung des Aufbaus
Aufnahme der Zählrohrcharakteristik
Messung der Reichweite von α-Teilchen in Luft
Abbremsung von Elektronen in Aluminium

Sonstige Versuche für andere Fächer

D22 - Thermoelektrischer Effekt

Literatur

Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik
Bergmann-Schäfer II/Elektrizitätslehre
Magnetismus Kohlrausch, Festkörperphysik
Becker, Theorie der Wärme

Stichworte

Integrale Thermospannung, Differentielle Thermospannung, Doppelkompensator, Energiebänder, Zustandsdichten

Zubehör

Fe-W- und Cu-Konstanten-Thermoelement, Heizofen mit Thermometer, Schiebewiderstand, Doppelkompensator, Becherglas mit Eiswasser

Aufgaben

Skizze des Versuchsaufbausk
Bestimmung der integralen Thermospannung UTh der Kombination Fe-W- und Cu-Ko im Bereich 20° bis 440°C
Bestimmen Sie unter der Annahme, dass für die integrale Thermospannung bei der Reihenentwicklung die Reihe nach dem quadratischen Glied abgebrochen weden kann, die Konstanten a und b
Graphische Darstellung der integralen Thermospannung

C12 - Reflexion

Literatur

Bergmann-Schäfer III/Optik

Stichworte

Autokollimation, elektromagnetische Wellen, Brechungsgesetz, Reflexionsebene, Fresnelsche Formeln, Brewsterwinkel

Zubehör

Aufgaben

Justierung der Versuchsanleitung
Messung des Photostromes für den reflektierten Strahl als Funktion des Reflexionswinkel α
1. E-Vektor des einfallenden Strahls senkrecht zur Reflexionsebene
2. E-Vektor des einfallenden Strahls parallel zur Reflexionsebene
Messung des Azimutwinkels Φr des reflektierten Strahls als Funktion des Reflexionswinkels (Φe=45°)
Diagramme auf Millimeterpapier zeichnen:
1. ρs(α) und ρp(α)
2. Φr(α)
Bestimmung der Brechzahl des Glases der Plankonvexlinse (4 Verfahren!)