Versuche

Filtert, welche Eigenschaften durchsucht werden sollen
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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.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.G.1 | Die Bohrschen Postulate

O.G.2 | Emissions- und Absorptionsspektren

Ein Glasgefäß, das etwas Na enthält, wird in einem Ofen auf ca. 200°C erhitzt. Das gestreute und das durchgehende Licht wird beobachtet.
Strahlt man Licht einer Na-Dampflampe ein, so kann seitlich zum einfallenden Strahlengang das Fluoreszenzleuchten des Na-Dampfes beobachtet werden, das beim Abkühlen langsam verschwindet.

Das von Na-Licht durchsetzte Volumen zeigt intensives gelbes Leuchten - Sekundärstrahlung, das übrige Volumen Resonanzfluoreszenz - Tertiärstrahlung (kaum Schatten)
Bei ca. 250°C deutliche Abnahme der Intensität der Sekundärstrahlung
Bei 300°C Na-Licht wird in einer ca. 1cm dünnen Schicht absorbiert (starker Schatten)

O.G.2.1 | Resonanzfluoreszenz von Natrium (809)

Das Licht einer Natriumdampflampe wird durch zwei Linsen (Kondensor) in eine Gasflamme abgebildet und die Flamme wird durch eine große Linse und ein Umkehrprisma auf die Wand abgebildet. Die Flamme ist im gelben Na-Licht kaum sichtbar. Hält man einen Spatel mit Kochsalz (NaCl) in die Flamme (Spatel wird scharf abgebildet), so leuchtet die Flamme hell gelb. Obwohl die Flamme heller erscheint, ist sie in der Abbildung an diesen Stellen dunkel, weil das Na-Licht absorbiert wird.

Siehe auch O.G.2.7.

O.G.2.2 | Emission und Absorption von Natrium-Licht (810)

VARIANTE A: Die Sonde des Gitterspektrometers wird an eine Wasserstoff-Gasentladungslampe (sowie beliebige andere Lampen) gehalten. Das Programm PASCO Spectrometry zeichnet ein Diagramm Intensität über Wellenlänge und kann auch die Spektren mehrerer Lichtquellen übereinander legen.
VARIANTE B: Die Gasentladungslampe hat einen schmalen Leuchtfaden. Dieser wird mit einer Kamera aufgenommen. Um das Spektrum zu sehen, wird direkt vor das Kameraobjektiv ein Gitter (600 Striche pro mm) gestellt. Durch das Gitter sieht man die Emissionslinien der Gasentladungslampe, die mit Wasserstoff (Quecksilber, Neon o.a.) gefüllt ist.
Siehe auch O.G.5.2

O.G.2.3 | Wasserstoff-Spektrum (811)

Licht einer Na-Dampflampe wird durch ein Prisma zerlegt. (Keine Auflösung der Doppellinien! Dazu siehe O.G.2.5)

O.G.2.4 | Natrium Spektrallinie (812)

Das Licht einer Natriumdampflampe wird durch einen Kondensor auf einen engen Spalt gerichtet. Der Spalt wird mit einer Linse durch zwei Geradsichtprismen auf eine schwache Streufolie oder einen Transparentschirm scharf abgebildet.

O.G.2.5 | Aufspaltung der Natrium-D-Linie (813)

Das Licht einer Reihe von ausgewählten Lampen wird nacheinander mit einem Gitter spektral zerlegt und das Spektrum auf einem Transparentschirm abgebildet.
Außerdem kann das Licht mit einer Lichtleiteroptik in ein Gitterspektrometer eingekoppelt werden. Das Spektrum wird dann von einer Software auf dem Computer ausgegeben.
Zur Auswahl stehen Kohlebogenlampe, Glühlampe, Halogenlampe, LED-Experimentierleuchte, Energiesparlampe (Leuchtstoffröhre) und mehrere Gasentladungsröhren (Na, Hg, Cd, Zn, He).

O.G.2.6 | Spektren unterschiedlicher Lichtquellen (814)

Weißes Licht + Natrium-Spektrum werden im Geradsichtprisma zerlegt.
Weißes Licht durchstrahlt eine Gasflamme, in die Kochsalz (NaCl) gehalten wird. Dazu bildet man einen Spalt in die Flamme ab. Dieses Zwischenbild wird wieder durch ein Geradsichtprisma auf die Wand oder einen Transparentschirm abgebildet. Da die Flamme größer als die Abbildung des Spalts ist, kann man gleichzeitig die Absorptions- und Emissionslinie sehen.

Siehe auch O.G.2.8

O.G.2.7 | Absorptionslinie von Na (I) (815)

Mit Hilfe eines Lichtsensors wird die Intensität in Abhängigkeit von der Schichtdicke bestimmt.

O.G.2.9 | Messung des Absorptionsverhaltens von Glas (848)

O.G.3 | Stoßanregung

O.G.4 | Franck-Hertz-Versuch

O.G.5 | Wasserstoffatom

O.G.6 | Ionenfalle

O.G.7 | Zeeman-Effekt

O.G.8 | Elektronenspinresonanz

O.G.9 | Kernspinresonanz

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)