Versuche

Filtert, welche Eigenschaften durchsucht werden sollen
Versuchsname
Kategoriename und Kürzel
Versuchs ID
Info
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.A.1 | Reflexion an Grenzflächen

In einem mit Wasser (plus Streuzentren) gefüllten Glasbecken können die Reflexion und Brechung eines Laserstrahls an den Grenzflächen beobachtet werden. Austretendes Licht wird im Sprühnebel sichtbar.
Siehe auch O.A.2.1 und O.A.2.4

O.A.1.1 | Reflexion und Brechung (697)

Am Plan-, Konkav- und Konvex-Spiegel kann der Strahlengang verfolgt werden.

O.A.1.2 | Reflexion (I) - Optische Wand (698)

Wasserwellen werden an einem langen, dünnen Metallblock reflektiert. Dieser steht schräg im Wellengang. Am besten ist dies mit ebenen Wellen (länglicher Wellenerreger) zu beobachten.

O.A.1.3 | Reflexion (II) - Wasserwellen in Wellenwanne (699)

Mikrowellen werden an einer Aluminiumplatte reflektiert.

O.A.1.4 | Reflexion (III) - cm-Wellen (700)

Gemäß dem Fermat’schen Prinzip legt das Licht zwischen zwei Punkten den zeitlich kürzesten Weg zurück, der nicht immer der geometrisch kürzeste ist.
In einer Lösung mit Konzentrationsgradient ändert sich die Brechzahl kontinuierlich und der Lichtstrahl ist gekrümmt.

O.A.1.5 | Gekrümmter Lichtstrahl (701)

Abbildungsverzerrung durch inhomogenen Brechungsindex.
Hinter einem rechteckigen Glasgefäß sind kleine Gegenstände aufgestellt. Im Glasgefäß befindet sich unten eine konzentrierte Kochsalzlösung und darüber reines Wasser. Ein von unten auf die Grenzschicht auftreffender Lichtstrahl wird reflektiert. Je nach Augenhöhe sieht man die Gegenstände verschieden verzeichnet.

O.A.1.6 | Fata Morgana (702)

0,1 ml Kristallviolett-Lösung wird in einem Mörser gründlich in ca. 1 EL Cellulose-Pulver gemischt. ⇒ Eine Färbung ist kaum erkennbar.
Dann werden mehrmals 1-2 ml Wasser zugemischt. ⇒ Die blaue Färbung wird immer intensiver.
Erklärung: Verringerung der Grenzflächen-Reflexionen durch Brechungsindexanpassung.

O.A.1.8 | Farbintensivierung durch Verdünnung (704)

Eine elektromagnetische Welle, welche nicht senkrecht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien auftrifft, wird teilweise reflektiert und teilweise in das zweite Medium hinein gebrochen. Der reflektierte bzw. der gebrochene Anteil ist dabei zumindest teilweise polarisiert. Dies lässt sich mithilfe eines Polarisationsfilters beobachten. Wenn man bei konstantem Einfallswinkel den Filter um die Ausbreitungsrichtung des reflektierten Lichtes rotiert, so lässt sich ein Helligkeitsminimum feststellen, wenn die Transmissionsachse des Filters in der Einfallsebene der Welle liegt. Die Tiefe dieses Helligkeitsminimums ist abhängig vom gewählten Einfallswinkel. Bei einem bestimmten Einfallswinkel ist die Helligkeit im Minimum null, es wird dann also ausschließlich nur noch senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht reflektiert.

O.A.1.9 | Fresnelsche Formeln / Brewster-Winkel / Intensitätsverhältnisse bei s- und p-Polarisation (849)

Ein zweifarbiger Körper wird in den Brennpunkt des Hohlspiegels gehängt. Blickt man in den Spiegel, während der Körper vor und zurück pendelt, kann man die Bildumkehrung beobachten.

O.A.1.10 | Reelle und virtuelle Bilder am Hohlspiegel (956)

a) Eine Kerzenflamme, die kaum weiter als die Brennweite vom Hohlspiegel entfernt positioniert ist, wird auf der Hörsaalwand abgebildet.
b) Wenn die Sonne scheint, kann man bei geöffneter Tür auch Bäume und Gebäude auf einem Stück Papier abbilden. Dabei lassen sich nicht alle Bildteile gleichzeitig scharf abbilden.

O.A.1.11 | Abbildungen mit Hohlspiegel (957)

O.A.2 | Brechung und Totalreflexion

O.A.3 | Dispersion

O.A.4 | Abbildung durch Linsen

O.A.5 | Abbildungsfehler der Linsen

O.A.6 | Lochkamera, Zonenplatte

O.B | Optische Instrumente

O.C | Interferenz und Beugung

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)