Versuche

Filtert, welche Eigenschaften durchsucht werden sollen
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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

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)

W | Wärmelehre

W.A | Grundlagen

= 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)

W.B | 1. Hauptsatz

W.C | 2. Hauptsatz

W.D | Transportprozesse

W.D.1 | Wärmeleitung

W.D.2 | Wärmeleitungsgleichung

W.D.3 | Wirkungsquerschnitt und mittlere freie Weglänge

W.D.4 | Diffusion

W.D.5 | Diffusion in Gasen

W.D.6 | Einstein-Relation

W.D.7 | Viskosität von Gasen

W.D.8 | Wärmeleitfähigkeit von Gasen

W.D.9 | Wärmestrahlung

= O.F.1.3
Emissionsvermögen verschiedener Oberflächen.
Ein Hohlwürfel aus Messing, dessen eine Seite auf Hochglanz poliert und die gegenüberliegende Seite tiefschwarz matt ist, wird mit heißem Wasser (oder Eiswasser) gefüllt. Als Strahlungsmessanordnung dient eine Thermosäule (Thermoreihenelement), die an ein Demonstrationsmessgerät angeschlossen ist.
Nacheinander werden die blanke und die schwarze Seitenfläche zur Thermosäule gewendet.

W.D.9.1 | Leslie-Würfel (111)

Demo: Dewar teilweise verspiegelt
Demo: Superisolation

W.D.9.2 | Dewar (112)

= O.F.1.4
Siehe auch W.D.9.8 mit Lampe und Streichholz.

Durch zwei große Hohlspiegel wird die Strahlung einer Kerze auf eine entfernt stehende Thermosäule fokussiert.
Der Detektor reagiert bevorzugt auf Wärmestrahlung. Schiebt man eine Glasplatte in den Strahlengang, nimmt der Messwert deutlich ab.

W.D.9.3 | Hohlspiegel und Kerze (113)

Eine Halogenlampe wird mit Spannungen zwischen 2V - 14V betrieben und ihre Strahlungsleistung mittels computerunterstützter Messwerterfassung als Funktion der Wellenlänge (qualitativ) gemessen. Zur spektralen Zerlegung des abgestrahlten Lichts wird ein Prisma benutzt.
Das Wien’sche Verschiebungsgesetz besagt, dass sich das Maximum der Strahlungsleistung verschiebt, wenn die Temperatur der Glühlampenwendel geändert wird.
Die Lage des Intensitätsmaximums lässt sich mit diesem Versuchsaufbau nur unter der Voraussetzung auswerten, dass die Sensitivität des Lichtsensors im relevanten Bereich wellenlängenunabhängig ist. (Andernfalls müsste die Wellenlängenabhängigkeit der Sensitivität genau bekannt sein und mit einberechnet werden.)
= O.F.3.1

W.D.9.4 | Wien’sches Verschiebungsgesetz (114)

= 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.1.2
Eine WHIPOX-Platte (linke Hälfte dunkelgrau, rechte Hälfte weiß) wird in einem Ofen auf 1000-1100°C erhitzt. Die Hörsaalkamera ist auf die Platte im Ofen gerichtet; die Umgebung wird ausgeblendet. Nach Öffnen der Ofentür strahlt die linke Hälfte der Platte für einige Sekunden heller als die rechte Hälfte (siehe Video). Nach Schließen der Ofentür hat die Platte nach wenigen Minuten wieder eine Temperatur über 1000°C erreicht und der „schwarze Strahler“ kann nochmals demonstriert werden.

W.D.9.6 | Schwarzer Strahler (schwarzweiße Platte) (116)

= W.A.4.3

In einem Glaskolben ist ein Flügelrad auf Spitzen gelagert. Die 4 Metallflügel sind auf einer Seite geschwärzt, auf der anderen Seite blank. Der Glaskolben ist soweit ausgepumpt (ca. 0,1 hPa), bis die freie Weglänge der Gasmoleküle vergleichbar mit den Gefäßdimensionen wird. Bestrahlt man die Lichtmühle mit Licht oder mit einer Wärmequelle, setzt sich das Flügelrad in Bewegung.

Schirmt man die Wärmestrahlung der Lichtquelle durch ein Wärmeschutzfilter ab (Isolierglasscheibe, früher Küvette mit Kupfersulfat-Lösung), dann verlangsamt sich die Rotation des Flügelrades.

W.D.9.7 | Lichtmühle (117)

=O.F.1.7

Das Licht einer Halogenlampe wird mittels eines Hohlspiegel durch die ganze Hörsaalbreite über einen zweiten Hohlspiegel auf ein Streichholz fokussiert. Dieses entzündet sich.
Wird ein Wärmeschutzglas dazwischen gehalten, entzündet sich das Streichholz nicht.

W.D.9.8 | Hohlspiegel und Streichholz (118)

= 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)

= O.F.1.5

Ein Lötkolben wird in den Fokus eines Hohlspiegels gestellt und angeschlossen. In 2 Meter Entfernung ist an der Wand Thermopapier (Prof. Feile) aufgehängt. Dieses verfärbt sich durch Temperatureinfluss. Der Spiegel bildet den Lötkolben auf dem Papier als einen 5-10cm großen Fleck ab.

W.D.9.10 | Wärmestrahlung eines Lötkolbens (120)

= O.F.1.6
Mit Hilfe der Wärmebildkamera können die Abstrahlung, Reflexion und Transmission von Wärmestrahlung sichtbar gemacht werden. Eindrucksvoll ist der Vergleich einer Siliziumscheibe mit einem Wärmeschutzglas.

W.D.9.11 | Transmission durch Materie (850)

Im abgedunkelten Hörsaal sieht man vor einem weißen Schirm die Farbänderung der Glühwendel von orange zu weiß mit zunehmender Stromstärke/Glühwendeltemperatur. Mit einem Gitterspektrometer lässt sich zudem die Verschiebung des Intensitätsmaximums zu kleineren Wellenlängen hin beobachten.

W.D.9.12 | Temperaturabhängigkeit des Glühlampenspektrums (899)

W.D.10 | Differentieller Wirkungsquerschnitt