Versuche - Physikalisches Praktikum für Lehramt III

Hier werden die im aktuellen Semester angebotenen Versuche präsentiert

Versuchsangebot im Wintersemester 2019

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 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: 4-514
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. Der Stabilitätsbereich verschiedener Resonator Anordnungen wird bestimmt und die Laserverstärkung ermittelt. Außerdem wird der axiale Verlauf des Laserstrahls durch eine Linse auf eine CCD-Kamera abgebildet und ausgemessen.
Durch frequenzselektive Elemente im Resonator wird der Laser auf verschiedene Wellenlängen stabilisiert. Dabei wird die Ausgangswellenlänge über ein CCD-Spektrometer bestimmt. Die verschiedenen Moden des He-Ne-Lasers werden mit Hilfe eines Fabry-Pérot-Interferometers untersucht.


Stichworte:
Laserbedingung, Lasertypen, 2-, 3-, 4-Niveaulaser, stimulierte und spontane Emission, Absorption, Linienverbreiterungsmechanismen, Lasermoden, free spectral range, finesse, axiale und transversale Moden, Fabry-Pérot-Interferometer.

Assistent: Defrance, Josselin
Institut: 4.PI
Raum: 4-516
Tel.: 65188
E-Mail: j.defrance (at) pi4.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.

Assistent: Löw, Robert
Institut: 5. Physikalisches Institut
Raum: 4.158
Tel.: 64954
E-Mail: R.Loew (at) physik.uni-stuttgart.de

Versuch:
Raum: 1.944    Telefon:

Das integrierte Optikpraktikum wird als zweiwöchiges Blockpraktikum vom 5. physikalischen Institut (Prof. Dr. Tilman Pfau) in Zusammenarbeit mit dem IHFG (Prof. Dr. Peter Michler) angeboten.
In diesem Praktikum werden mehrere elementare optische Komponenten untersucht, die genau so auch in den Forschungslaboren verwendet werden. Dabei ist das Ziel die Funktionsweise und Limitationen der Bauteile durch direktes experimentieren kennenzulernen. Zum Einsatz kommen z.B. polarisationserhaltende Fasern, akkusto-optische Modulatoren, Pockels-Zellen, Michelson interferometer, etc.
Im Unterschied zum üblichen Praktikumsbetrieb werden hier alle Versuche von den Praktikanten von Grund auf aufgebaut und auch die zu untersuchende Fragestellung ist zu einem großen Teil nicht festgelegt. Die Versuchseinheiten werden durch kurze Vorlesungseinheiten ergänzt um notwendige Grundlagen zu rekapitulieren. Das erworbene technische und praktische Wissen ist von direktem Nutzen für den Einstieg in den Forschungsalltag in den Laboren des 3., 4. und 5. physikalischen Institutes sowie des IHFG.

Bei Fragen können Sie sich an Dr. Robert Löw wenden:
r.loew@physik.uni-stuttgart.de

   

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