Versuche - Physikalisches Praktikum für Lehramt III

Hier werden die im aktuellen Semester angebotenen Versuche präsentiert

Versuchsangebot im Sommersemester 2019

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Versuch:
Raum: 1.570    Telefon: 64849

Das umfassende Verständnis der Eigenschaften von Materialien ermöglicht es uns, sie zu manipulieren und hieraus neue Verbindungen mit besseren elektronischen, mechanischen oder optischen Eigenschaften herzustellen. Ein solches Verständnis setzt allerdings die Kenntnis der detaillierten Struktur der entsprechenden Materialien voraus, denn ohne diese Kenntnis ist man gleichsam verloren wie in unbekanntem Terrain ohne Landkarte. Über Röntgenbeugungsverfahren können strukturelle Parameter kristalliner Stoffe mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
In diesem Versuch werden die Grundlagen der Röntgenbeugung erarbeitet. Hierzu werden mit einer Röntgenapparatur in einem ersten Versuchsteil die Eigenschaften der Röntgenstrahlung und ihr Absorptionsverhalten in Materie untersucht sowie in einem zweiten Versuchsteil strukturelle Eigenschaften und Parameter von Einkristallen und Kristallpulvern durch Röntgenbeugungsverfahren bestimmt.

Stichworte:
Erzeugung und Absorption von Röntgenstrahlen, Kristallstrukturen, Gitter, reziprokes Gitter, Bragg-Reflexion, Laue-Bedingung, Debye-Scherrer-Diagramme, Röntgenröhren, Zählrohre

Assistent: Ristok, Simon
Institut: 4.PI
Raum: 4-555
Tel.: 60517
E-Mail: s.ristok (at) pi4.uni-stuttgart.de

Versuch:
Raum: 1.572    Telefon: 64848

Die Spektren verschiedener Präparate werden detektiert und die unterschiedlichen Anteile anhand von Eichspektren interpretiert. Aus Absorbermessungen wird der lineare Absorptionskoeffizient von Blei und Aluminium bestimmt. Dieser Koeffizient ergibt sich als Summe aus den verschiedenen Wechselwirkungsmechanismen von γ-Strahlung mit Materie wie zum Beispiel Photoeffekt, Comptoneffekt und Paarbildung.
Es werden die Eigenschaften von Proportionalzählrohr und Szintillationszähler miteinander verglichen. Außerdem werden mit einem γ-Detektor dosimetrische Messungen an einem 60Co-Präparat durchgeführt und daraus die maximal zulässige Aufenthaltsdauer an einem belasteten Arbeitsplatz berechnet.

Stichworte:
γ-Strahlung (Entstehung, Detektion, Wechselwirkung mit Materie), Zählrohr, Szintillationszähler, Multichannelanalyser, dosimetrische Grundbegriffe, biologische Strahlenwirkung

Assistent: Walter, Ramon
Institut: 4PI
Raum: 4-311
Tel.: 64956
E-Mail: r.walter (at) pi4.uni-stuttgart.de

Versuch:
Raum: 1.909    Telefon: 64871

Quantum Analogs ist ein akustisches Experiment zur Vermittlung der Wellenmechanik. Die Basis des Experiments ist die Analogie zwischen der mathematischen Beschreibung eines Elektrons im Potential (Schrödinger-Gleichung) und dem Verhalten normaler Schallwellen in Luft (Helmholtz-Gleichung). Der große Vorteil akustischer Experimente ist dabei, dass Schall-Phänomene auf einer dem Menschen gut zugänglichen Zeit- und Längenskala erscheinen.
Der experimentelle Aufbau erlaubt es, akustische Analogien zu ein- und dreidimensionalen quantenmechanischen Systemen zu untersuchen. Untersucht werden einmal die akustischen Analogons zum Wasserstoff-Atom und Wasserstoff-Molekül und zum Anderen die Dispersion in eindimensionalen "akustischen Halbleitern".

Stichworte:
Schrödinger-Gleichung, Wasserstoffatom, Wasserstoffmolekül, Bragg-Bedingung, Bandlücke, reziproker Raum, Dispersionsrelation, Brillouin-Zone, reduziertes Zonenschema

Assistent: Schmid, Michael
Institut: 4.PI
Raum: 4-455
Tel.: 60519
E-Mail: m.schmid (at) pi4.uni-stuttgart.de

Versuch:
Raum: 1.543    Telefon: 64867

In dem Versuch wird ein einfacher He-Ne-Gaslaser für verschiedene Auskoppelspiegel justiert und zwei transversale Moden werden ausgemessen. Der Stabilitätsbereich verschiedener Resonatoranordnungen wird bestimmt und die Laserverstärkung ermittelt. Außerdem wird der axiale Verlauf des Laserstrahls durch eine Linse auf eine CCD-Kamera abgebildet und ausgemessen.
Weiter wird der Laser als monochromatische Lichtquelle für Interferenzspektroskopie an unbekannten Beugungsobjekten benutzt. Anhand der fotografischen Aufnahmen der Beugungsbilder wird die Struktur der Objekte analysiert.
Die axialen Moden eines He-Ne-Lasers werden mit Hilfe eines Fabry-Pérot-Interferometers untersucht. Weiterhin werden die schmalbandigen Lasermoden dazu benutzt, um die instrumentelle Bandbreite des Interferometers zu bestimmen.
Schließlich wird mittels des kohärenten Laserlichts ein optisches Hologramm aufgenommen.

Stichworte:
Laserbedingung, Lasertypen, 2-, 3-, 4-Niveaulaser, stimulierte und spontane Emission, Absorption, Linienverbreiterungsmechanismen, Beugung an periodischen Strukturen, Fouriertransformation, free spectral range, finesse, axiale und transversale Moden, Fabry-Pérot-Interferometer, Holografie