Versuche

Filtert, welche Eigenschaften durchsucht werden sollen
Versuchsname
Kategoriename und Kürzel
Versuchs ID
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Beschreibung
Schlagworte

E | E-Lehre

M | Mechanik

Eine Masse m am Faden, welcher über einen Drehsensor läuft, versetzt eine oder beide Scheiben des arretierten Kreisels, in eine beschleunigte Drehbewegung.
Das computerunterstützte Messwerterfassungssystem zeichnet die Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit auf.
Ziel des Versuchs kann auch die Bestimmung des Trägheitsmoments

I

sein.
Drehmoment

\vec{M} = I \cdot \vec{α} \Rightarrow

Winkelbeschleunigung

\vec{α} = \frac{\vec{r} \times \vec{F}}{I}

mit dem Spulenradius

\vec{r}

=22,5mm und der Gewichtskraft

\vec{F}

der beschleunigenden Masse m.

M.F.1.3 | Beschleunigte Drehbewegung (257)

= M.H.7.5 Variante A
Zwei Stimmgabeln:

f_{1} u n d f_{2} = f_{1} + Δ f

Δ f

variabel.
Die Schwebung ist hörbar und sichtbar auf dem Oszilloskop.

M.J.8.2 | Überlagerung zweier Wellen mit nahezu gleicher Frequenz (385)

Wellenwanne: Bei Wellenlängen, die mehr als 20 Mal so groß wie die Wassertiefe sind, spricht man von Flachwasserwellen. Bei ihnen hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit

c

nur von der Wassertiefe

H

ab, nicht jedoch von der Wellenlänge.

c \approx \sqrt{g \cdot H}

Man beobachtet die einlaufende ebene Welle und die gebrochene Welle. Zur Brechung wird die gelbe Glasplatte in die Wellenwanne gelegt. Sie verringert die Wassertiefe.

M.J.11.4 | Brechung von Wasserwellen (Wellenwanne) (392)

O | Optik und Atomphysik

O.A | Geometrische Optik

O.B | Optische Instrumente

O.C | Interferenz und Beugung

O.C.1 | Kohärente Lichtquellen

O.C.2 | Laser

O.C.3 | Beugung am Spalt und Gitter

Interferenzen von einlaufender Mikrowelle und der an einer Aluminiumplatte reflektierten Welle.

Alternativ: Beugung am Metallgitter.

O.C.3.2 | Interferenz (cm-Wellen) (748)

Zur Demonstration der Beugung wird den Wellenfronten ein Hindernis in den Weg gestellt.
Zur Demonstration von Interferenz werden durch zwei verbundene, punktförmige Erreger kreisförmige Wasserwellen erzeugt. Durch Überlagerung dieser Wellen wird das Interferenzmuster sichtbar.

O.C.3.3 | Beugung und Interferenz (Wellenwanne) (749)

Durch Reflexionen der Strahlung einer Quecksilber-Spektrallampe an einer Glimmerscheibe wird ein ausgedehntes Interferenzbild erzeugt.
Verwendet man statt der Spektrallampe eine Hg-Hochdrucklampe, dann beobachtet man kurz nach dem Einschalten der Lampe ebenfalls das o.g. Interferenzbild. Durch die Verbreiterung der Spektrallinien bei hohen Drücken (Wechselwirkung der Hg-Atome untereinander) verschwindet aber das Interferenzbild nach wenigen Minuten.

O.C.3.4 | Interferenz an Glimmerscheibe (750)

In dem Newton’schen Farbenglasaufbau wird eine leicht konvexe Linse (R=50m) auf eine planparallele Glasplatte gedrückt. Dadurch entsteht ein Luftspalt, der mit zunehmendem Abstand vom Auflagepunkt immer dicker wird. Ein Teil des durch Platte und Linse hindurchtretenden Lichts passiert die beiden direkt, während ein anderer Teil an den Grenzflächen einmal oder mehrfach reflektiert wird. Welche Lichtwellen in einem bestimmten Abstand vom Auflagepunkt konstruktiv oder destruktiv interferieren, hängt von ihrer Wellenlänge ab. Sowohl in Reflexions- als auch in Transmissionsrichtung sind konzentrische Interferenzringe zu sehen. Sie liegen mit zunehmendem Radius immer enger beieinander, da der Gradient der Abstandsänderung aufgrund der Kugelform der Linse zunimmt.

O.C.3.5 | Newton’sche Ringe (751)

Zwischen zwei Glasplatten ist ein dünner Luftkeil aufgespannt. Beleuchtet man den Luftkeil mit einer Bogenlampe, so können Interferenzstreifen gleicher Dicke in Reflexion beobachtet werden.

O.C.3.6 | Luftkeil (752)

Es werden Interferenzen an dünnen Schichten (hier Seifenblasenlamellen) gezeigt. Das an der Lamelle reflektierte Licht zeigt eindrucksvolle Komplementärfarben.

O.C.3.7 | Farben dünner Schichten - Seifenlamelle (753)

Durch Übereinanderlegen und Verschieben zweier gleichartiger Folien entsteht ein Interferenz-Muster.

O.C.3.8 | Moiré-Interferenz (754)

In den Laserstrahl (532 nm) wird ein variabler Spalt gehalten. Mit Leih-Bauteilen von Prof. Walther kann gleichzeitig die Spaltbreite als auch das Beugungsbild dargestellt werden. Dazu wird das Beugungsbild mit einem halbdurchlässigen Spiegel umgelenkt. Beide Bilder werden übereinander projiziert. Die Spaltbreite bestimmt man entweder über den Massstabsfaktor der Abbildung oder man kann ihn direkt an der Mikrometerschraube ablesen.

O.C.3.9 | Beugung am variablen Spalt (755)

Interferenzerscheinungen
mit weißem Licht einer Kohlebogenlampe (lichtschwach) oder einfacher mit Laserlicht.
In den Laserstrahl wird ein Spalt-Dia gehalten. Es können verschiedene Spaltbreiten benutzt werden. Der Spalt kann mit einem Fotoobjektiv auf einem schwenkbaren Reiter abgebildet werden.

O.C.3.10 | Einfachspalt (756)

Interferenzerscheinungen
a) Spalte auf einem Dia
b) Mechanischer Doppelspalt (unbefriedigend, da mechanisch nicht exakt genug)

Mit dem Doppelspalt (Spaltbreite 0,1mm und Mittenabstand 0,3mm) ist es möglich, erst nur die Beugung an 1 Spalt zu zeigen und den 2. Spalt dann mittels einer verschiebbaren Blende (auf einem Verschiebereiter) freizugeben, sodass Unterschied und Gemeinsamkeit zwischen Einzel- und Doppelspalt deutlich sichtbar werden.

O.C.3.11 | Doppelspalt (757)

Interferenzerscheinungen
Gitter mit verschiedenen Gitterkonstanten:
d=400 Striche/cm
d=1000 Striche/cm
d=300 Striche/mm
d=600 Striche/mm
d=1200 Striche/mm

O.C.3.12 | Gitter (758)

Interferenzerscheinungen

Aufbau siehe Einfachspalt.

O.C.3.13 | Kreuzgitter (759)

Weißes Licht einer Bogenlampe wird auf einen Spalt abgebildet. Der Spalt wird wiederum mit einer Linse auf die Wand abgebildet. Hinter der Linse ist ein Gitter.
Ergebnis: Kontinuierliches Farbspektrum

O.C.3.14 | Gitterspektrograph (760)

Das kontinuierliche Spektrum einer weißen Lichtquelle (Bogenlampe oder Halogenlampe) und das Linienspektrum einer Spektrallampe (Hg oder Na) werden „gleichzeitig“ dargestellt.
Die Quecksilber-Lampe zeigt Spektrallinien und einen kontinuierlichen Hintergrund.

O.C.3.15 | Vergleich von Spektren (761)

Spalt bzw. Hindernis müssen einige Wellenlängen breit sein. Ein Reflexklystron sendet modulierte Mikrowellen (λ = 3,2 cm) auf ein Aluminiumblech (b = 6 cm). Der Empfänger ist auf einem drehbarem Arm am Pohltisch montiert. Beobachtet wird akustisch die Lautstärke des Modulationssignals als Funktion des Beugungswinkels.
Für einen Spalt können, in einem Rahmen verschiebbare, Aluminiumbleche entsprechend angeordnet werden.

O.C.3.16 | Beugung von cm-Wellen (762)

Ein Laserstrahl wird auf ein Beugungsobjekt gerichtet. Die erzeugte Beugungsfigur wird mit einer Photodiode abgetastet.
Die Photodiode ist an einem Wagen befestigt und dadurch leicht verschiebbar. Die Verschiebung s kann mit einem Ultraschall-Bewegungssensor oder dem Positionssensor eines Smart Carts aufgenommen werden. Die Intensität I(s) kann mit dem PC dargestellt werden (U_Photo~log(I_Photo), I~I_Photo).

O.C.3.17 | Intensitätsverteilung von Beugungsbildern (763)

O.C.4 | Beugung an einer Lochblende

O.C.5 | Babinetsches Theorem

O.C.6 | Auflösungsvermögen optischer Instrumente

O.C.7 | Kristallgitter-Interferenzen

O.C.8 | Synchrotronstrahlung

O.C.9 | Holographie

O.D | Polarisation und Streuung

O.E | Lebensdauer und natürliche Linienbreite

O.F | Strahlungsgesetze

M = K o n s t . \cdot T^{4}

Untersucht wird die Strahlung einer Wolframwendel (Autoglühlampe).
Mit einem Strahlungsempfänger wird die Strahlungsleistung M der Glühwendel gemessen.

Neuere Fassung siehe O.F.2.3

O.F.2.2 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (alt) (804)

= W.D.9.9
Die Wärmestrahlung P einer Bremsleuchte wird als Funktion der Temperatur gemessen. Die Temperatur kann aus der Eichkurve T(U) entnommen werden. Die Lampe wird mit einer Dreiecksspannung betrieben. Eine Thermosäule misst die Strahlungsleistung. Das Signal (mV) wird verstärkt und über ein Interface mit dem PC registriert. Aufgetragen wird

P (T)

P (T^{4})

P (T)

auf, so kann man aus dem Fit

P = A \cdot T^{n} + B

den Exponenten n bestimmen. Übliche Werte sind 4<n<5. (Der Exponent ist meist größer als 4, da der Glaskolben selbst Wärmestrahlung nicht durchlässt und man damit bei niedrigen Temperaturen zu kleine Leistungen misst.)

O.F.2.3 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (neu) (805)

O.G | Grundlagen der Atomphysik

O.H | Quanteneigenschaften Elektromagnetischer Wellen

O.I | Kernphysik

W | Wärmelehre

= W.A.6.7
Ein Glaskolben wird evakuiert und gewogen. Nach Öffnen des Ventils wird er nochmals gewogen. Bei bekanntem Volumen kann die Dichte der Luft ausgerechnet werden.

ρ_{L u f t} = 1, 2 \frac{g}{l}

W.A.1.13 | Dichte von Luft (13)

= W.A.1.13
Ein Glaskolben wird evakuiert und gewogen. Nach Öffnen des Ventils wird er nochmals gewogen. Bei bekanntem Volumen kann die Dichte der Luft ausgerechnet werden.

ρ_{L u f t} = 1, 2 \frac{g}{l}

W.A.6.7 | Dichte von Luft (41)

= O.F.2.2
Neuere Fassung siehe O.F.2.3

M = K o n s t . \cdot T^{4}

Untersucht wird die Strahlung einer Wolframwendel (Autoglühlampe).
Mit einem Strahlungsempfänger wird die Strahlungsleistung M der Glühwendel gemessen.

W.D.9.5 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (alt) (115)

= O.F.2.3
Die Wärmestrahlung P einer Bremsleuchte wird als Funktion der Temperatur gemessen. Die Temperatur kann aus der Eichkurve T(U) entnommen werden.
Die Lampe wird mit einer Dreiecksspannung betrieben. Eine Thermosäule misst die Strahlungsleistung. Das Signal (mV) wird verstärkt und über ein Interface mit dem PC registriert.
Aufgetragen wird

P (T)

P (T^{4})

P (T)

auf, so kann man aus dem Fit

P = A \cdot T^{n} + B

den Exponenten n bestimmen. Übliche Werte sind 4<n<5. (Der Exponent ist meist größer als 4, da der Glaskolben selbst Wärmestrahlung nicht durchlässt und man damit bei niedrigen Temperaturen zu kleine Leistungen misst.)

W.D.9.9 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (II) (119)