Versuche - Physikalisches Praktikum für Lehramt III

Hier werden die im aktuellen Semester angebotenen Versuche präsentiert

Versuchsangebot im Sommersemester 2021

Assistent: Gompf, Bruno
Institut: 1. Physikalisches Institut
Raum: 1.552
Tel.: 65146
E-Mail: b.gompf (at) physik.uni-stuttgart.de

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 durch Röntgenbeugungsverfahren bestimmt.

Stichworte:
Erzeugung und Absorption von Röntgenstrahlen, Kristallstrukturen, Gitter, reziprokes Gitter, Bragg-Reflexion, Laue-Bedingung, Röntgenröhren, Zählrohre, Röntgenfluoreszenz, Compton-Effekt.

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: Gompf, Bruno
Institut: 1. Physikalisches Institut
Raum: 1.552
Tel.: 65146
E-Mail: b.gompf (at) physik.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: Gompf, Bruno
Institut: 1. Physikalisches Institut
Raum: 1.552
Tel.: 65146
E-Mail: b.gompf (at) physik.uni-stuttgart.de

Versuch:
Raum: 1.939    Telefon: 64864

Beim Messen liegt die gesuchte Information meist in einem zeitabhängigen Spannungssignal V(t) vor, also in der Zeitdomäne. Mit einen Oszilloskop lassen sich diese Signal graphisch darstellen. Oft ist die gesuchte Information aber frequenz-codiert, man interessiert sich also nur für bestimmte Frequenzinhalte. Mit Hilfe eines Spektrum Analysators können die Signale in der Frequenzdomäne sichtbar gemacht werden.
Im Versuch werden am Beispiel einfacher physikalischer Versuche (akustischer Resonator, gekoppelte Pendel, Förster-Sonde) die vielfältigen Möglichkeiten der Fouriermethoden veranschaulicht. Wo das Oszilloskop nur Rauschen sieht, kann man im Fourierraum auch noch Signale detektieren, die sich in der Amplitude um den Faktor 104 unterscheiden. Daneben eignet sich ein Spektrum Analysator hervorragend zur Analyse von amplituden- oder frequenzmodulierten Signalen oder der Charakterisierung von Nichtlinearitäten.

   

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