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Bildquellen: Bilder/Skizzen zu folgenden Versuchen wurden dem
kommentierten Verzeichnis der Vorlesungsversuche des Institutes für Physik der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I der Humboldt-Universität Berlin entnommen:
2.2.8, 2.2.13, 2.4.3, 2.4.8, 2.5.3,
2.5.13, 2.5.14, 2.6.2, 2.6.6,
2.6.7, 2.6.8, 2.6.11, 2.6.14, 2.6.15,
2.6.17, 2.6.20, 2.6.24, 2.6.25, 2.7.3,
2.7.13, 3.2.4 4.2.4, 4.2.10.
Die restlichen Bilder sind während der Vorlesungen Physik I bis III von Prof. Dr. Hebbeker von Wintersemester 2001/2002 bis Wintersemester 2002/2003 an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule zu Aachen entstanden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Verschiedene Arten der Zeitmessung werden anhand der vorgeführten Zeitmesser verdeutlicht.
Versuchsaufbau und -durchführung: Verschiedene Arten der Längenmessung werden anhand der vorgeführten Geräte verdeutlicht.
Versuchsaufbau und -durchführung: Verschiedene Arten der Bestimmung von Massen (schwere bzw. träge Masse) sollen
verdeutlicht werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Glasrohr wird mit der Luftpumpe evakuiert. Durch Hin- und Herdrehen wird
anschaulich gemacht, dass alle Körper (hier: Feder und Blei-Stück) im Gravitationsfeld der Erde gleich
beschleunigt werden. Man kann danach wieder Luft in das Rohr einströmen lassen und demonstrieren, welchen
Einfluss der Luft-Widerstand auf die Fall-Bewegung hat.
Bemerkungen: Ein solches Glas-Rohr ist nicht in der Sammlung im Karman-Auditorium vorhanden, es muss
ausgeliehen werden. Beim Evakuieren muss man darauf achten, dass die Feder nicht aus dem Rohr gesaugt wird.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Elektromagnet wird am Netzgerät angeschlossen und an einem (etwa 2m hohen Stativ
befestigt. Dahinter wird das schwarze Tuch aufgehängt, damit die Aufnahme genügend Kontrast erhält. Die
Spannung des Netzgeräts muss so eingestellt werden, dass die Kugel am Magneten hält. Die Kamera wird
ausgerichtet und die Blitz-Frequenz des Stroboskops so eingestellt, dass es während der Fallzeit der Kugel
hinreichend oft blitzt (dies muss man evtl. vorher ausprobieren). Gleichzeitig mit dem Öffnen des
Kamera-Verschlusses (Belichtungszeit: B) wird der Elektromagnet abgeschaltet und die Kugel fällt in den
Auffangbehälter. Dann sollte der Kamera-Verschluss direkt wieder geschlossen werden.
Bemerkungen: Der Hörsaal sollte für die Aufnahme abgedunkelt werden, um eine Überbelichtung zu vermeiden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Vor Inbetriebnahme muss die Luftkissenbahn mit der Wasser-Waage ausgerichtet werden, so dass
sie möglichst waagerecht steht und die Reiter bei laufendem Gebläse an einer Stelle stehen bleiben. Das
Gebläse sollte so stark eingestellt sein, dass der Reiter nirgends an der Bahn entlang schleifen kann.
Nachdem man den Computer über das CASSY-Interface an die Bahn angeschlossen hat, kann man mit den
vorbereiteten Messprogrammen ein s-t-Diagramm, und daraus abgeleitet ein v-t bzw.
a-t-Diagramm, aufnehmen. Für die Messung der gleichförmigen Bewegung stößt man den Reiter mit
den Federn an und startet gleichzeitig am Rechner die Messung (Space-Taste). Für die Messung einer
beschleunigten Bewegung kann man an einem Ende der Bahn Metall-Klötzchen unterlegen, so dass diese eine
Neigung erhält. Man benutzt bei dieser Messung die Start-Vorrichtung und den Reiter mit der Kugel. Auch jetzt
startet man Reiter und Messung gleichzeitig.
Zur Auswertung ist es möglich, in die Diagramme Ausgleichsgeraden und Parabeln einzutragen.
Bemerkungen: Reiter und Messung sollten möglichst gleichzeitig gestartet werden, da das Messprogramm nach
einer bestimmten Zeit einfach abbricht.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Fall-Schiene wird mit Hilfe der Wasser-Waage senkrecht aufgestellt und mit dem
CASSY-Interface verbunden. Auf dem Computer sind vorbereitete Messprogramme vorhanden. Die Kugel hängt man
an den Elektromagneten am oberen Ende der Schiene. Möglichst gleichzeitig mit dem Messprogramm (Start mit
Space-Taste) startet man den Fall der Kugel mit der Start-Taste des Messinterfaces. Das
Messprogramm kann die aufgenommenen s- und t-Werte in Diagrammen (s-t, v-t,
a-t) darstellen.
Zur Auswertung ist es auch hier möglich, in die Diagramme Ausgleichsgeraden und Parabeln einzutragen.
Bemerkungen: Auch diesmal hat das Messprogramm eine Zeit-Begrenzung!
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Glas-Rohr schließt man mit dem Schlauch an die Wasserleitung und montiert es am Stativ
über der Auffangwanne. Am Besten benutzt man eine Stativ-Klemme, mit der das Glas-Rohr drehbar ist, damit man
den "Abschuss-Winkel" verändern kann.
Bemerkungen: Den Wasserhahn sollte man nur vorsichtig auf drehen, denn es kann zu unvorhergesehenen
Spritz-Effekten kommen, wenn sich noch Luft-Bläschen in Schlauch und Rohr befinden! Außerdem kann sich der
Schlauch auch vom Glas-Rohr lösen. Um das zu vermeiden, sollte man ihn mit Schlauch-Schellen sichern.
Versuchsaufbau und -durchführung: Vor dem Versuch muss man überprüfen, ob das Schuss-Gerät auch senkrecht steht. Dann schaltet
man es ein, spannt es und legt die Kugel hinein. Lässt man die Lokomotive die Schienen mit gleich bleibender
Geschwindigkeit entlang fahren, wird ungefähr auf halber Strecke am Schuss-Gerät eine Lichtschranke von einer
Blech-Fahne unterbrochen (diese sollte man auch vorher auf korrekte Ausrichtung hin überprüfen). Die Kugel
wird senkrecht hoch geschossen und landet wieder im Schuss-Gerät.
Bemerkungen: Die Schienen stellt man im Hörsaal am Besten auf zwei hohe Rolltische, damit sie von jedem Sitz
gut sichtbar ist. Falls die Schienen in der Mitte zu stark durch gebogen sind, kann man auch noch einen
dritten Tisch darunter stellen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Sprungschanze wird in gewisser Höhe auf einem Tisch montiert. Das Stativ mit dem
Elektromagneten wird dort aufgestellt, wo die Kugel von der Sprungschanze kommend auf den Boden aufschlägt
(den Startpunkt auf der Sprungschanze sollte man markieren, damit die Kugel immer gleich beschleunigt wird).
Der Elektromagnet mit der zweiten Kugel wird auf dieselbe Höhe wie das Ende der Sprungschanze aufgehängt.
Die Lichtschranke wird am äußersten Ende der Sprungschanze befestigt, sie schaltet über das Steuergerät
den Elektromagneten, so dass die zweite Kugel in dem Moment losgelassen wird, in dem die erste Kugel die
Schanze verlässt. Beide Kugeln sollten dann gleichzeitig auf den Boden schlagen. Das Netzgerät liefert die
Betriebsspannungen von Lichtschranke und Elektromagnet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugel wird mit der dünnen Kordel am Stativ aufgehängt (dieses sollte recht stabil
aufgebaut sein). Die Sicherungsdrähte werden am Stativ fest eingehängt, so dass aber noch Spielraum zum
Zerreißen der Kordeln bleibt. Mit der dickeren Kordel wird der Griff unten an der Kugel befestigt. Zieht man
nun langsam am Griff, dann zerreißt die dünne Kordel. Zieht man jedoch schlagartig, so sollte die dicke
Kordel zerreißen.
Bemerkungen: Man sollte einige dicke und dünne Kordel-Stücke vorbereiten, damit man den Versuch schnell
wiederholen kann.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Flasche stellt man auf dem Stück Papier (hier reicht schon ein A4-Blatt) auf den Tisch.
Zieht man das Papier schnell weg, so bleibt die Flasche an derselben Stelle stehen.
Bemerkungen: Damit nichts schief gehen kann, sollte man eine Plastikflasche (mit etwas Wasser gefüllt)
benutzen.1
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Federwaagen hängt man an zwei senkrechte Stativ-Stangen, so dass sie schräg hängen und
man ein Gewicht an beide hängen kann. Den Versuch kann man mit verschiedenen Gewichten durchführen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine Person setzt sich an das Ende des stehenden Skateboards. Die zweite Person springt (mit
etwas Anlauf) vom anderen Ende ab. Dadurch wird sich das Skateboard in Bewegung setzen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Luftballon wird am Auto befestigt und mit dem Mundstück aufgeblasen. Dann wird das Auto
auf den Tisch oder den Boden gestellt und das Mundstück abgezogen. Das Auto fährt dann los.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Ausrichtung der Bahn erfolgt genauso wie in Versuch 2.1.3. Die Reiter werden
vor dem Versuch mit Hilfe der Balkenwaage und etwas Knetgummi auf die gleiche Masse gebracht. Sie werden dann
auf die Bahn gestellt und mit einem Faden so zusammengebunden, dass die Federn an ihren Enden
zusammengedrückt werden. Brennt man nun den Faden durch, so schießen die Reiter in entgegengesetzte
Richtung davon. Mit Hilfe der Lichtschranken und Stoppuhren kann leicht überprüft werden, ob die Reiter
dieselbe Geschwindigkeit haben (natürlich nur dann, wenn die Unterbrechungsfahnen für die Lichtschranken
auch gleichlang sind).
Bemerkungen: Da über der Bahn ein starker Luftzug herrscht, kann sich das durchbrennen etwas schwierig
gestalten. Man muss ausprobieren, ob sich Streichhölzer oder Feuerzeug besser eignen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Skateboards werden in einem gewissen Abstand aufgestellt, jede Person stellt sich auf
eins. Beide Personen nehmen die Enden des Seils in die Hand. Eine oder beide Personen ziehen am Seil und die
Skateboards fahren aufeinander zu.
Versuchsaufbau und -durchführung: Wird das Pendel in Schwingungen versetzt und der Wagen losgelassen, so vollführt der Wagen
Schwingungen entgegengesetzt zu den Pendelschwingungen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Rakete wird mit 40ml Wasser betankt. Der Füllstutzen wird angesetzt,
verriegelt und die Rakete mit Druckluft gefüllt (ca. 4bar). Beim Füllen muss man die Rakete mit der
Spitze nach unten halten und während des Versuchs muss auch die ganze Anordnung unter Druck bleiben, damit
kein Wasser in den Füllschlauch läuft. Durch Entriegeln der Start-Vorrichtung wird die Rakete gestartet. Man
sollte sie vom einen Ende des Podiums zum anderen schießen und Wasser empfindliche Gerätschaften in
Sicherheit bringen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Gas-Flasche wird in der Halterung auf dem Wagen befestigt und die Ventilöffnung (ohne
Druckminderer) nach hinten gerichtet. Der Dozent (mit Helm auf dem Kopf) setzt sich in den Wagen und öffnet
das Ventil der Gas-Flasche. Der Wagen sollte sich dann in Bewegung setzen. Zur Sicherheit sollten zwei Helfer
nebenher laufen, um den Wagen in der Bahn zu halten und am Ende ab zu bremsen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die großen Kugeln werden auf die Halterungen an der Drehwaage gesetzt und die Laser-LED an
das Netzgerät angeschlossen (Betriebsspannung 3-6V). Will man Messungen durchführen, so muss der
Spiegel an der Drehwaage noch richtig justiert werden, dies nimmt wegen der langen Schwingungsdauer der
Drehwaage allerdings sehr viel Zeit in Anspruch. Den Ausschlag kann man mit dem Lichtpunkt auf der Wand am
anderen Ende des Hörsaals messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Pendel-Masse wird am Draht befestigt und die Lichtschranke so aufgestellt, dass sie in der
Ruhestellung der Masse unterbrochen ist. Sie wird so mit der Uhr verbunden, dass die Dauer von zehn
Pendelschwingungen gemessen wird.
Versuchsaufbau und -durchführung: Ein stabiles Stativ wird auf einem Rollwagen aufgebaut, an dem das Pendel befestigt wird. Eine
Querstange (möglichst verschiebbar) wird in den Weg des Pendels gebracht, so dass je eine Halb-Schwingung
mit verkürztem Faden vollführt wird. Deren Dauer ist dann kürzer als die der anderen
Halb-Schwingung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugel wird in der Looping-Bahn von einem Ende aus laufen gelassen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Metall- und die Knetgummi-Kugel werden auf die Metall-Platte fallen gelassen. Die Metall-Kugel
springt wieder hoch, die Knetgummi-Kugel bleibt liegen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Dynamo wird am Stativ befestigt und das Lämpchen daran angeschlossen. Der Faden, an
dessen Ende das Gewicht hängt, wird auf die Rolle am Dynamo aufgewickelt. Lässt man das Gewicht los, so
wird der Faden abgewickelt und der Dynamo erzeugt Strom, so dass das Lämpchen leuchtet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine Münze wird auf dem Overhead-Projektor gegen die andere gestoßen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugel-Stoß-Reihe lässt man "pendeln".
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gewehr wird auf einem schweren Tisch fest eingespannt und auf das ballistische Pendel
ausgerichtet. Der Kugelfang wird hinter dem Pendel aufgebaut. Vor dem Schuss wird das Pendel gewogen und der
Schiebe-Zeiger auf Null gestellt. Durch den Einschlag der Kugel wird das Pendel ausgelenkt und der Zeiger
verschoben. Aus dem Maß der Auslenkung kann man die kinetische Energie der Kugel bestimmen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lauf-Schiene und der Motor werden so aufgebaut, dass der Motor den Holz-Klotz mit der
Schnur über die Schiene ziehen kann. Zwischen den Holz-Klotz und die Schnur wird die Federwaage gespannt, so
dass man während des Ziehens die Zugkraft (Reibungskraft) ablesen kann. Aus Zugkraft und Gewichtskraft des
Holz-Klotzes kann man den Reibungskoeffizienten berechnen:
mGl=[(FR)/(FG)]. Den Holz-Quader kann einmal auf einer großen und
ein anderes Mal auf einer kleinen Fläche laufen gelassen werden, um zu zeigen, dass die Reibungskraft
gleich bleibt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Stativ wird so aufgebaut, dass man das Brett auf verschiedene Neigungen einstellen kann.
der Klotz wird auf das Brett gelegt und dieses immer stärker geneigt, bis der Klotz anfängt zu rutschen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Stab wird schräg und drehbar (entlang seiner Achse) im Stativ eingespannt. An sein Ende
befestigt man noch eine Kurbel (aus Stativ-Material), damit man den Stab drehen kann. Das Gewicht wird an das
obere Ende des Stabes gehängt und die Neigung des Stabs so eingestellt, dass das Gewicht nicht
herunterrutscht. Kurbelt man am Stab, so beginnt das Gewicht herunter zu rutschen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man legt die Enden des Stabes auf die Zeigefinger. Diese bewegt man aufeinander zu. Sie
sollten sich in der Mitte des Stabes treffen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugeln lässt man im Öl fallen und misst die Fallzeit mit der Stoppuhr.
Versuchsaufbau und -durchführung: Bei den verschieden geformten Versuchskörpern wird die vom Luftstrom ausgewirkte Kraft
gemessen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit dem Plastik-Beutel und dem Faden wird ein Fallschirm für die Puppe gebaut. Diese kann man
dann hoch werfen und zu Boden gleiten lassen.
Versuchsaufbau und -durchführung: An einem Wagen wird eine Stativ-Stange befestigt, an deren oberen Ende sich die Umlenkrolle
befindet (Höhe ca. 2m). Der Faden wird über die Rolle gelegt und an einem Ende die Federwaage, an
der ein kleines Gewicht hängt, festgebunden. An das andere Ende wird ein weiteres Gewicht gehängt. Dieses
wählt man so, dass die Federwaage nach unten oder oben beschleunigt wird. Die Beschleunigung sollte so stark
sein, dass einerseits die Federwaage sichtbar ausgelenkt wird, aber andererseits die Kamera der Bewegung
nachgeführt werden kann.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man lässt den Eimer am Arm rotieren.2
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Abplattungsmodell wird im Futter des Experimentiermotors festgeschraubt. Mit immer
höherer Umdrehungszahl wird eine immer stärkere Abplattung am Modell sichtbar.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Flasche wird mit etwas Wasser gefüllt und im Futter des Motors befestigt. Man erhöht die
Drehzahl solange, bis die Oberfläche des Wassers eine deutliche Parabel-Form erhält.
Bemerkungen: Wird der Versuch mit der Kamera gezeigt, so erhöht ein schwarzer Hintergrund die Sichtbarkeit
der gekrümmten Wasseroberfläche. Einfärben des Wassers bringt keine wesentlichen Vorteile.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Motor wird mit einer Klemme am Tisch montiert. Der Motor wird an das Netzgerät
angeschlossen. Ab einer gewissen Drehzahl ist der Ausschlag des Fliehkraft-Reglers so groß, dass der
Schalter unterbrochen wird. Dadurch wird die Motor- und Lampen-Spannung abgeschaltet und der Motor bleibt
stehen. Der Fliehkraft-Regler fällt zurück und schaltet Motor und Lampe wieder ein.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit dem Stativ-Material wird die Plexiglas-Scheibe am Drehstuhl in etwa 2m Entfernung
vor dem Sitz befestigt. Damit der Stuhl nicht kippt, wird an der Lehne das Gegengewicht montiert. Direkt vor
dem Sitz wird die Pistole am Stativ festgemacht und auf den Eisbären ausgerichtet. Der ganze Aufbau muss
drehbar bleiben! Im Hörsaal wird der Stuhl für bessere Stabilität auf die Holz-Klötze gestellt und mit
Hilfe der Schrauben an den Füßen gerade ausgerichtet (Libelle in der Sitz-Fläche). Schießt man auf den
Eisbären, wenn der Stuhl in Ruhe ist, so trifft man diesen (sofern die Pistole korrekt ausgerichtet ist).
Versetzt man den Aufbau in Rotation und schießt dann, so landet der Pfeil ein Stück neben dem Eisbären.
Das Schießen kann ein Freiwilliger (Student(in)) übernehmen.
Versuchsaufbau und -durchführung: In die Pendel-Kugel wird von unten die Gewinde-Stange eingeschraubt. Im Bereich der Auslenkung
wird der Hocker und darauf das Experimentiertischchen gestellt. Die Holz-Klötzchen werden in einer Reihe
aufgestellt, so dass sie von der Gewinde-Stange nacheinander umgeworfen werden können, wenn sich die
Pendel-Ebene durch die Erddrehung verändert. Zunächst wird aber die Höhe des Tischchens so eingestellt,
dass die Gewinde-Stange die Klötzchen nicht berührt. Das Pendel wird in Schwingungen versetzt und
abgewartet, bis es ruhig schwingt (durch das Anstoßen schwingt das Pendel zuerst nicht "sauber"). Jetzt
werden das Tischchen mit den Klötzchen höher gestellt. Mit der Zeit stößt das Pendel alle Klötzchen um.
Bemerkungen: Zwischen dem Umfallen der Klötzchen vergeht einige Zeit, so dass man den Versuch am Besten im
Hintergrund während der Vorlesung weiterlaufen lässt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Pendel-Modell wird auf der Motoren-Achse festgeschraubt und die Kamera mit dem Stativ
senkrecht darüber montiert. Man versetzt das Pendel in Schwingungen und schaltet den Motor ein. Durch die
unter dem Pendel aufgemalten Striche kann man gut sehen, dass die Schwingungsebene trotz der Drehung des
Modells gleich bleibt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Scheibe wird mit der Klemme an den Tisch geschraubt. An ihre Haken kann man bei
verschiedenen Radien Gewichte hängen und damit Drehmomente ausüben. Diese kann man auf der
gegenüberliegenden Seite mit anderen Gewichten bei anderen Radien ausgleichen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Ein Stativ wird auf einem Tisch montiert und das Lot daran aufgehängt. Hängt man eine der
Plexiglas-Scheiben davor, und zeichnet die Linie der Lot-Schnur nach, so geht diese durch den Schwerpunkt.
Wiederholt man dies mit verschiedenen Aufhängungspunkten, so ist der Schnittpunkt der Linien der Schwerpunkt
der Scheibe. Dies kann man bestätigen, indem man die Scheibe im so bestimmten Schwerpunkt auf die Spitze des
Griff setzt. Sie sollte dann darauf waagerecht liegen bleiben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Rolle legt man auf den Fußboden. Zieht man am Faden unter verschiedenen Winkel, so wird
die Rolle entweder von einem weg rollen (steiler Winkel bzgl. Fußboden) oder auf einen zu (flacher Winkel
bzgl. Fußboden).
Versuchsaufbau und -durchführung: Je nachdem wie man das Uhrglas auf den Tisch legt, ist das Kügelchen, wenn man es in die
Mitte des Glases legt, im stabilen oder labilen Gleichgewicht.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Fahrrad-Felge wird an einem Ende der Achse mit dem Faden an das Stativ gehängt. Hält man
sie senkrecht und versetzt sie mit Hilfe der Bohrmaschine in Rotation, so bleibt sie nach dem loslassen
(nahezu) senkrecht. Die Felge wird sich zusätzlich zur eigenen Rotation um den Aufhängungspunkt am Faden
drehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Maxwell-Rad wird an einer Schale der Balken-Waage befestigt. Diese wird an den Rand des
Tisches gestellt, so dass sich das Rad ungehindert nach unten bewegen kann. Mit den Gewichten wird die Waage
wieder ins Gleichgewicht gebracht. Lässt man das Rad los, so rollt es sich ab und bewegt sich nach unten.
Die Waagschale, an der es befestigt ist, geht nach oben. Da das Rad eine relativ große Masse hat, bewegt es
sich auch wieder fast bis ganz nach oben. Auch dabei ist die Waagschale "leichter".
Bemerkungen: Durch das Umschlagen am unteren Umkehrpunkt, wird der ganze Aufbau stark durch gerüttelt. Dies
kann man mit einem Stempel in einem Öl-Bad, den man an der anderen Waagschale befestigt, etwas dämpfen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Brett wird auf einem Stuhl o. ä. aufgelegt, so dass es eine schiefe Ebene bildet. Lässt
man die Zylinder nebeneinander herunter rollen, so sieht man, dass der Hohl-Zylinder langsamer als der
Voll-Zylinder beschleunigt, weil sein Trägheitsmoment größer ist.
Bemerkungen: Ein Helfer sollte die Zylinder am Ende des Bretts wieder abbremsen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die "Hantel" wird in ihrem Schwerpunkt auf der Achse der Feder befestigt. Der Aufbau kann
entweder waagerecht in einem Stativ-Fuß auf den Tisch gestellt oder mit einer Tisch-Klemme senkrecht an der
Kante des Tischs montiert werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Drehstuhl wird mit Hilfe der Klötze stabil aufgestellt. Ein Freiwilliger (Student(in))
nimmt in jede Hand eine Hantel und setzt sich auf den Stuhl. Den versetzt man dann in Rotation. Bewegt der
Freiwillige die Hanteln nach außen, so wird die Drehung langsamer. Bewegt dieser die Hanteln jedoch nach
innen, so wird die Drehung schneller.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man setzt sich auf den Drehstuhl und hält die Felge an der Achse, so dass die Achse
waagerecht ist. Ein Helfer versetzt die Felge mit der Bohrmaschine in Rotation. Der Drehstuhl soll sich dabei
noch nicht drehen. Verändert man nun die Richtung der Achse, hält die Felge z. B. nach unten oder oben, so
beginnt sich der Drehstuhl zu drehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kreisel wird auf einem Rolltisch aufgestellt und mit der Bohrmaschine angedreht. Man kann
nun mit dem Tisch umher fahren und der Kreisel behält seine Richtung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit der Bohrmaschine wird der Kreisel im Koffer in Drehung versetzt. Ein Freiwilliger wird
gebeten, den Koffer ein wenig umher zu tragen, zu drehen, abzulegen etc.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kiste wird in die Luft geworfen und dabei in Drehung um eine der drei Achsen versetzt. Man
sieht, bei welchen Achsen die Drehung stabil bzw. nicht stabil ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Motor wird mit dem Stativ so aufgestellt, dass seine Achse nach unten zeigt und die daran
aufgehängten Versuchs-Objekte frei rotieren können. Die Kette, der Ring und der Stab werden nacheinander an
einem Draht an der Achse aufgehängt und gedreht. Ab einer gewissen Drehzahl rotieren die Versuchs-Objekte um
die Achse mit dem größten Trägheitsmoment.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Motor wird mit senkrechter Achse auf ein stabiles Stativ montiert und die Unwuchtscheibe
auf seiner Achse befestigt. Mit dem Regelgerät wird die Drehzahl langsam erhöht (nicht zu hoch), so dass
sich der Aufbau in Schwingungen versetzt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man lässt den Kreisel auf dem Overhead-Projektor laufen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Farbscheibe wird auf die Achse des Kreisels bzw. der Kugel gesetzt. Mit der Bohrmaschine
wird er Aufbau in Rotation gebracht. Durch Anschlagen der Achse kann man die Nutation des Kreisels zeigen.
Auf der Farbscheibe sieht man nun in der Mitte einen Kreis in einer Farbe. Damit wird der Rastpol des
Kreisels sichtbar.
Bemerkungen: Dieser Versuch funktioniert mit der großen Stahl-Kugel am Besten.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kreisel wird angedreht. Man kann ihn evtl. schräg aufstellen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Drehstuhl wird auf den Klötzen aufgestellt. Man setzt sich darauf und nimmt das Metall-Rad
in die Hand, so dass es sich drehen kann und der Pfeil waagerecht steht. Man versetzt es dann in Rotation.
Dreht man sich jetzt auf dem Stuhl, so dreht sich das Rad mit dem Pfeil nach oben oder unten (je nach
Drehrichtung).
Versuchsaufbau und -durchführung: An einem Tisch wird eine senkrechte Stativstange befestigt. An dieser wiederum befestigt man
eine lange Stange drehbar (mit Hilfe einer Drehmuffe), so dass es ein langes und ein kurzes Ende gibt. Am
kurzen Ende kann man nun das Gewicht aufhängen. Zieht man am langen Ende, so kann man das Gewicht ohne
großen Kraftaufwand anheben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit dem Stativ wird der Flaschenzug am Tisch befestigt. Man kann durch anhängen der Gewichte
zeigen, dass das Kräftegleichgewicht gegeben ist, wenn an einem Ende nur ein kleines Gewicht hängt und am
anderen Ende ein größeres. Benutzt man einige gleiche Gewichtsstücke, so kann man das Verhältnis der
Gewichte deutlich machen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Umlenkrolle mit dem Zeiger wird mit einem Stativ am Tisch befestig. Ein Stück Draht (ca.
3-4m lang) wird an der Wand befestigt (z. B. im Fo2 am Haken im Türrahmen). Sein anderes Ende legt
man über die Umlenkrolle und hängt ein kleines Gewicht zur Vorspannung daran. Den Zeiger stellt man auf den
Nullpunkt seiner Skala. Hängt man nun weitere kleine Gewichte an den Draht, so sieht man am Zeiger, dass
dieser sich proportional zur Gewichtszunahme verlängert. Nimmt man die Gewichte wieder ab, so geht der
Zeiger zurück auf Null. Hängt man jetzt größere Gewichte an, so ist die Verlängerung nicht mehr
proportional zu dem Gewicht. Beim Abnehmen der Gewichte wird der Zeiger auch nicht mehr auf Null zurückgehen
(man überschreitet die Elastizitätsgrenze recht schnell). Hängt man nun noch mehr Gewichte an den Draht,
so wird er schließlich reißen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gummituch wird am oberen Ende der Leiter aufgehängt (es muss stabil aufgehängt werden,
da man sehr kräftig daran ziehen muss). Zieht man am unteren Ende des Gummituchs, so wird es länger. Durch
die Querkontraktion wird der aufgemalte Kreis zur Ellipse. Der "Referenzkreis" ist so am Tuch befestigt,
dass er ohne Zugkraft mit dem aufgemalten Kreis übereinstimmt. So hat man beim Ziehen den Vergleich zur
ursprünglichen Kreisform.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Drähte werden parallel zueinander senkrecht gespannt. In der Mitte wird je eine der
Stangen (in ihrer Mitte) quer zum Draht befestigt. Die Stangen lassen sich nun in Drehschwingungen versetzen.
Die Periodendauer hängt von der jeweiligen Drahtdicke ab (dicker Draht: kurze Periodendauer, dünner Draht:
lange Periodendauer).
Bemerkungen: Für diesen Versuch ist Kupferdraht ungeeignet, da seine Elastizitätsgrenze zu schnell
überschritten ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugel wird am Stativ befestigt und an jeden Anschlussstutzen mit einem Stück Schlauch
eines der Glasröhrchen angeschlossen. Die Röhrchen werden alle auf derselben Höhe ebenfalls am Stativ
befestigt. Sie dienen mit etwas eingefärbtem Wasser als Druckanzeige. Verschiebt man den Kolben, so sieht
man, dass der Druck an jedem der Anschlussstutzen gleich ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Modell wird im Stativ eingespannt (Vorsicht Glas!!) und mit Wasser (evtl.
gefärbt) gefüllt. Beim Pumpen sollte man ebenfalls beachten, dass es sich um ein Modell aus Glas
handelt!
Versuchsaufbau und -durchführung: Man setzt einen der Aufsätze auf den Druckmesser auf und füllt ihn mit etwas Wasser. Den
Druck, den das Wasser auf die Membran des Druckmessers ausübt. Dann wechselt man den Aufsatz. Das Wasser
kann man über den seitlichen Stutzen ablaufen lassen. Die Höhe der Wassersäule kann man zuvor mit einem
Zeiger, der an einer senkrechten Stange verschoben werden kann, markieren. In den neuen Aufsatz füllt man
nun soviel Wasser ein, dass man dieselbe Wasserhöhe wieder erreicht. Der Druckmesser zeigt nun denselben
Druck wie vorher an.
Bemerkungen: Evtl. muss die Membran des Druckmessers erneuert werden. Dies geht einfach mit einem Stück
Luftballon.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die kommunizierenden Röhren werden so befestigt, dass das Verbindungsrohr waagerecht ist.
Befüllt man das Ganze mit Wasser (evtl. eingefärbt), so ist die Wasserhöhe in allen Röhren dieselbe.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das U-Rohr wird mit den Öffnungen nach oben am Stativ montiert und mit etwas Wasser (evtl.
gefärbt) befüllt. Auf einer Seite des U-Rohres wird dann ein wenig Öl eingefüllt. Nun ist der
Flüssigkeitsstand auf den beiden Seiten des U-Rohres nicht mehr derselbe.
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine der Halbkugeln wird im Gerüst befestigt und die zweite daran gehalten. Die Vakuumpumpe
wird nun eingeschaltet und die Halbkugeln haften zusammen. Nun können sich auch Personen an die untere Kugel
hängen (Schutzhelm tragen!).
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Alukörper wird mit der Federwaage am Stativ frei aufgehängt. Das mit etwas Wasser
gefüllte Becherglas wird auf dem Tischchen darunter gestellt, so dass der Alukörper beim Hochschrauben des
Tischchens vollständig ins Wasser eintaucht. Es lässt sich so die Gewichtskraft des Alukörpers
freihängend und eingetaucht messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Glaszylinder wird mit Wasser gefüllt und ein (oder mehrere) Cartesianische(r) Taucher
hineingesetzt. Der Stopfen dient als Membran und wird so auf den Zylinder gesetzt, dass keine Luft mehr darin
ist. Drückt man auf den Stopfen, dann sinkt der Taucher im Zylinder ab.
Versuchsaufbau und -durchführung: In einem der Bechergläser wird eine gesättigte Salzlösung angesetzt, das andere wird mit
reinem Wasser gefüllt. Die Tauchspindel taucht im reinen Wasser tiefer ein als in der Salzlösung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Keilprofil wird in den Windkanal eingeschraubt, so dass sich der Strömungskanal immer
enger wird. Mit dem Staurohr (siehe auch Versuch 2.6.14) kann man den Druck und damit die
Strömungsgeschwindigkeit bei verschiedenen Rohrquerschnitten messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Staurohr wird in den Windkanal eingeführt. Durch einzelnes Aufstecken der
Verbindungsschläuche am Differenzdruckmesser kann man die einzelnen Drücke (statischer Druck, Gesamtdruck)
messen. Den Staudruck kann man durch das Aufstecken beider Schläuche am Druckmesser messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Glasrohr wird waagerecht im Stativ über der Auffangwanne eingespannt, so dass die
Abzweige senkrecht stehen. Mit dem Schlauch wird es am Wasserhahn angeschlossen. Der Ablaufschlauch der
Auffangwanne sollte im Abfluss liegen. Lässt man nun Wasser durch das Rohr strömen, so zeigt sich eine
Druckverteilung entsprechend der Skizze.
Bemerkungen: Eventuell muss man nach dem Aufdrehen des Wasserhahns das Rohr etwas hin und her kippen, damit
keine Luftblasen mehr darin sind. Bei einer idealen Flüssigkeit wären p1 und p3 gleich.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Wasserstrahlpumpe wird waagerecht an einem Stativ über der Auffangwanne montiert und mit
dem Schlauch an die Wasserleitung angeschlossen. Die Küvette bzw. das Becherglas wird mit gefärbtem
Wasser gefüllt und unter den Saugstutzen der Wasserstrahlpumpe gestellt. Wird der Wasserhahn aufgedreht, so
saugt die Pumpe das gefärbte Wasser aus der Küvette. Man sieht dies durch die Färbung auch in der Pumpe
deutlich.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Scheibe wird am Stativ befestigt und mit dem Schlauch an die Druckluftflasche
angeschlossen. Wenn nun Luft hindurch strömt, beginnt die Scheibe zu flattern, da sie zunächst durch die
Luftströmung angezogen wird, dann aber den Luftkanal verschließt und wieder "weggepustet" wird usf.
Bemerkungen: Die Scheibe macht beim Flattern recht viel Lärm.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gebläse wird senkrecht aufgestellt und gegen elektrostatische Aufladung geerdet. Der
Styroporball wird auf die Öffnung gelegt. Wenn das Gebläse eingeschaltet wird, schwebt der Ball im
Luftstrom nach oben. Kippt man das Gebläse, so bleibt der Ball (bis zu einem gewissen Winkel) auch im
Luftstrom schweben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kanister wird mit (evtl. gefärbtem) Wasser gefüllt und auf dem Stativ befestigt. An
seinem Füllstutzen wird das Ventil mit einem Stück Schlauch befestigt. An dessen Ende kommt das Y-Stück
mit zwei gleichlangen Stücken Schlauch, in denen die Ausflussrohre stecken. Lässt man das Wasser laufen, so
sollte sich nach einer gewissen Zeit die Menge Wasser in den Auffangbehältern um die vierte Potenz des
Rohrradius' der Ausflussrohre unterscheiden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Setzt man den Bügel in die Seifenlösung, so lässt sich mit dem Reiter eine Seifenhaut
herausziehen.
Bemerkungen: Mit einer Federwaage könnte man nun die Kraft messen, die dazu nötig ist. Zur Messung ist
allerdings der Versuch 2.6.21 besser geeignet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Drahtring wird an der Federwaage am Stativ waagerecht aufgehängt. Die Schale mit der
Seifenlösung wird auf dem Tischchen darunter gestellt, so dass der Ring in die Lösung eintaucht. Durch
Absenken des Tischchens kann man den Ring aus der Seifenlösung herausziehen und die nötige Kraft an der
Federwaage ablesen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Büroklammer und die Rasierklinge werden vorsichtig auf die Wasseroberfläche gelegt, so
dass sie dort schwimmen. Gibt man das Spülmittel hinzu, so versinken sie.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Trichter werden mit ihrer großen Öffnung nach unten aufgehängt und mit Seifenlösung
benetzt, so dass sich eine Seifenhaut bildet. Nun werden die Seifenblasen auf verschiedene Größen
aufgeblasen. Dreht man das Ventil so, dass die Blasen miteinander verbunden sind, dann strömt die Luft aus
der kleineren in die größere Blase.
Versuchsaufbau und -durchführung: In das erste Keilglas wird das gefärbte Wasser gefüllt. Man sieht nun die verschiedenen
Randwinkel bei Wasser und Quecksilber in den Keilgläsern (die Abbildung zeigt ein mit Wasser gefülltes
Keilglas).
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Küvette wird mit dem gefärbten Wasser gefüllt und die Glasrohr hineingehängt. Je
dünner der Rohrdurchmesser ist, desto höher steigt die Wassersäule in dem jeweiligen Glasrohr.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Stimmgabel wird angeschlagen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Monochord wird mit dem Bogen gestrichen. Evtl. muss der Bogen mit Kolophonium bestrichen
werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Scheibe wird im Motor-Futter eingespannt. Darüber wird drehbar die Düse befestigt, die
über den Schlauch mit der Druckluftflasche verbunden ist. Die Luft wird aufgedreht und der Motor
eingeschaltet. Stellt man die Düse über eine der verschiedenen Lochreihen (s. Skizze), dann hört man einen
entsprechenden Ton.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Pfeifen werden angeblasen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gewicht wird mit der Feder am Stativ montiert. Man kann es somit schwingen lassen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Halterung des Pendels wird im Stativ eingespannt. Man kann nun am Faden ziehen und damit
die Länge verändern.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit den Schraubzwingen wird das Stangenpendel am Tisch befestigt. Neigt man die Pendelebene,
so wird die Periodendauer der Schwingung länger.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Stimmgabeln werden so abgestimmt, dass sich ihre Frequenz leicht unterscheidet, damit eine
Schwebung auftritt. Die Wellenform der Schwebung sowie einer einzelnen Stimmgabel kann man mit dem Mikrofon
auf dem Oszilloskop sichtbar machen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Mikrofon wird am Computer angeschlossen und das Programm gestartet. In einem Diagramm
wird die Fourier-Analyse der aufgenommenen Töne gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Ein Tongenerator wird an den X-Kanal und der andere an den Y-Kanal des Oszilloskops
angeschlossen. Beide werden zunächst auf dieselbe Frequenz (einige Kilohertz) eingestellt. Bei
vorsichtigem Justieren der Frequenz wird eine Lissajousfigur sichtbar.
Bemerkungen: Bei diesem Aufbau ist die Phasenbeziehung zwischen den Generatoren nicht fest definiert. Dadurch
sind die Figuren auf dem Oszilloskop nicht sonderlich stabil. Besser zeigt man diese mit einer
Computersimulation.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Pendel werden an der Front der gelben Wand aufgehängt und ihre Bewegungssensoren auf Null
justiert. Danach wird mit etwas Klebeband die Feder zwischen ihnen befestigt. Die Wand wird an das
CASSY-Interface am Computer angeschlossen und das (vorbereitete) Messprogramm gestartet. Man kann nun durch
entsprechendes Einstecken der Haltemagnete (zum Starten der Pendel bei jeder Messung) die Pendel gegenphasig
und in Phase schwingen lassen, oder nur ein Pendel anstoßen (Starten der Messung mit der
Space-Taste). Die Bewegung eines jeden Pendels wird auf dem Computer in einem Ort-Zeit-Diagramm
aufgezeichnet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Schraubenfeder wird an einer langen Stativstange befestigt. Man kann in der Ruhelage
entweder am Gewicht eine Drehschwingung oder eine longitudinale Federschwingung anstoßen. Diese geht über
in die jeweils andere und wieder zurück.
Versuchsaufbau und -durchführung: Motor und Wirbelstrombremse werden an die Netzgeräte angeschlossen. Die DMM dienen zur
Anzeige von Motorspannung bzw. Bremsstrom. Das Pendel kann man entweder von Hand in Schwingung versetzen, um
z. B. die kritische Dämpfung (aperiodischer Grenzfall), starke Dämpfung (Kriechfall) oder kleine Dämpfung
zu demonstrieren. Der Bremsstrom sollte nur kurzzeitig bis etwa 2,5A eingestellt werden (sonst
qualmt's). Mit dem Motor kann die Pendelschwingung und Phasenverschiebung bei verschiedenen
Anregungsfrequenzen gezeigt werden (Resonanz bei einer Motorspannung von etwa 9,3-9,7V). Dazu stellt
man am Besten eine kleine Dämpfung ein (ca. 0,3A).
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Motor wird mit dem Gleichrichter an das Netzgerät angeschlossen. Auf die Holzplatte
werden die Gewichte gestellt, damit der Aufbau nicht von Tisch "wandern" kann. Man beginnt den Versuch am
Besten mit einer hohen Umdrehungsfrequenz und verlangsamt diese. Es schwingt dann eine der verschieden langen
Blechzungen nach der anderen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Setzt man eines der Pendel an den Enden in Schwingung, so pflanzt sich eine longitudinale
Welle durch die Pendelkette fort.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das eine Ende der Wellenkette lässt sich als offenes, festes oder gedämpftes Ende benutzen.
Man kann vom anderen Ende aus entweder von Hand einen Wellenzug durch die Kette laufen lassen und seine
Reflexion beobachten oder den eingebauten regelbaren Motor zur Anregung verwenden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Wagen und die Bogenlampe werden so ausgerichtet, dass man eine gute Projektion auf die
Hörsaalwand erhält. Bevor Wasser eingefüllt wird, sollte die Wanne noch waagerecht ausgerichtet werden.
Nun kann das Wasser eingefüllt werden und der Wasserstand in der Wanne wird mit durch Verschieben des
Überlaufbehälters so eingestellt, dass der Erreger nicht eintaucht. Der Erreger lässt sich in
seiner Höhe mit einer Schraube noch feinjustieren. Erst jetzt darf die Hochspannung zur Erregung
eingeschaltet werden. Je nach Erreger erhält man Kreiswellen, Überlagerung von mehreren Kreiswellen oder
ebene Wellen. Durch Einlegen einer Barriere kann man Reflexionen der Wellen erreichen, mit flachen
Plexiglasscheiben (die vollständig im Wasser eintauchen), schräg zur Ausbreitungsrichtung eingelegt, kann
man die Brechung der Wellen zeigen. Nimmt man einen einzelnen Erreger, kann man durch Verschieben am
isolierten (!) Griff den Dopplereffekt und den Mach'schen Kegel demonstrieren.
Bemerkungen: Die Wellen werden mit Hochspannungspulsen erregt, daher ist bei Änderungen an der
Versuchsanordnung stets die Hochspannungsversorgung abzuschalten! Ansonsten besteht die Gefahr von
gefährlichen Stromschlägen!
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Vakuumglocke wird mit der Pumpe verbunden. In der Glocke wird der Summer befestigt und
durch die Spannungsdurchführung mit dem Netzgerät verbunden. Die Glasglocke wird aufgesetzt und der Summer
eingeschaltet. Evtl. ist dieser zu leise für den Hörsaal, Abhilfe schafft ein Mikrofon, das neben die
Glocke gelegt wird. Evakuiert man die Vakuumglocke, dann wird der Ton des Piezosummers immer leiser, bis er
schließlich nicht mehr zu hören ist. Lässt man dann wieder Luft einströmen wird der Ton des Summers
wieder lauter.
Bemerkungen: Zur Sicherheit sollte man eine Schutzbrille tragen, um Augenverletzungen bei einer Implosion der
Vakuumglocke vorzubeugen!
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Tongenerator wird an den Verstärkereingang angeschlossen, zusätzlich kann man noch das
Oszilloskop zur Veranschaulichung der Tonschwingung anschließen. Man kann jetzt die unteren und oberen
Grenzen des menschlichen Hörbereichs (ca. 20Hz-17kHz) anfahren und das Publikum nach der
Hörbarkeit befragen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Mund wird beim Sprechen mit Hilfe eines Schlauches mit Helium gespült. Nicht tief
einatmen (ungesund!).
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Mikrofone werden mit Hilfe des Maßbandes in 10m Entfernung voneinander
aufgestellt und mit dem Start- bzw. Stop-Eingang der Uhr verbunden, so dass ein Mikrofon die Uhr startet und
das andere die Uhr anhält. Feuert man mit der Pistole neben dem Start-Mikrofon einen Schuss ab, dann startet
der Knall die Uhr und stoppt sie, sobald der Schall das Stop-Mikrofon erreicht hat. Die Uhr zeigt dann genau
die Zeit an, die der Schall für 10m gebraucht hat (ca. 30ms).
Bemerkungen: Der Knall der Pistole ist sehr laut!
Versuchsaufbau und -durchführung: Man gibt eine der Dosen einem Freiwilligen in die Hand und spannt den Faden. Spricht man nun
in die andere Dose, so ist der Schall in der ersten Dose zu hören.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Holzstab wird in seiner Mitte waagerecht mit den Schraubzwingen auf der Marmorplatte
befestigt. An einem Ende wird die Kugel am Faden an einem Stativgalgen dicht vor das Stabende gehängt (so
dass sie den Stab gerade berührt, aber der Faden noch gerade hängt). Schlägt man mit dem Hammer auf das
andere Stabende, dann schlägt die Kugel aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Rohr wird mit seinen Haltern auf die optische Bank montiert. Vor seinen Enden wird je eine
Trommel aufgestellt. Mit dem Stativ wird der Tischtennisball am Faden direkt vor eine der Trommeln gehängt.
Schlägt man die andere Trommel an, so schlägt der Ball aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Exzenterscheibe wird in die Bohrmaschine eingespannt. Diese wird auf einem stabilen Stativ
waagerecht befestigt. Das Gummiseil wird ebenfalls am Stativ festgebunden und über die Exzenterscheibe
gelegt, so dass diese das Seil in Schwingungen versetzt. Das andere Seilende wird an der Wand festgebunden.
Schaltet man die Bohrmaschine ein, so erhält man je nach Geschwindigkeit die Grundschwingung oder deren
Harmonische als Stehwellen auf dem Seil. Schwingungsbäuche und -knoten kann man gut sehen und abzählen.
Versuchsaufbau und -durchführung: In den Glasrohren wird etwas Korkmehl verteilt. Sie werden in der Ablage auf den Projektor
gelegt. Hält man die Pfeife an die Enden der Rohre und justiert die Frequenz, dann entstehen stehende Wellen
in den Rohren und das Korkmehl sammelt sich in den Schwingungsknoten, da sich dort die Luft nicht bewegt.
| Figure | Figure | Figure |
| 421Hz | 630Hz | 1020z |
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Tonausgang des Computers wird mit dem Verstärker, an den der Lautsprecher angeschlossen
ist, verbunden. Die Blechscheibe wird waagerecht am Stativ montiert und der Lautsprecher darunter geschoben
(mit der Schallöffnung zur Scheibe). Dann streut man etwas Grieß auf die Blechscheibe. In der Vorbereitung
sucht man am Besten schon nach Resonanzfrequenzen der Scheibe und notiert diese, da die Suche evtl.
langwierig ist. Sodann stellt man das Computerprogramm auf diese Frequenzen ein und erhöht die Lautstärke,
bis sich Figuren ähnlich den Bildern zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man schaltet die Pfeife ein und lässt sie so an der Schnur kreisen, dass sie sich auf die
Zuhörer zu und wieder von ihnen weg bewegt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf einem Objektträger wird etwas Wasser mit Milch gegeben und unter das Mikroskop gelegt.
Nach dem Fokussieren ist die Wärmebewegung der Fetttröpfchen im Wasser sichtbar.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Flüssigkeitsthermometer wird im Stativ eingespannt und mit der brennenden Kerze
erwärmt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Bimetallschalter wird am Stativ befestigt und mit Netzgerät und Hupe verbunden, so dass
er Letztere ein- und ausschaltet. Erwärmt man ihn mit dem Feuerzeug, so verbiegt er sich und betätigt die
Hupe.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Wasser-Kocher und das Metall-Rohr werden mit dem Schlauch verbunden, der Zeiger an der
Rohr-Halterung wird auf Null gestellt. Sobald das Wasser kocht, wird das Metall mit dem durchströmenden Dampf
erhitzt und dehnt sich aus. Die Ausdehnung kann man an der Skala ablesen.
Bemerkungen: Der Wasser-Kocher sollte erst kurz vor der Versuchsdurchführung mit heißem Wasser
gefüllt werden, damit sich schneller Dampf entwickelt. Eventuell kann man den Versuch mit Rohren aus
verschiedenen Materialien durchführen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Bolzensprenger wird mit der Tischklemme am Rand des Tisches befestigt. Der Bolzen wird
eingespannt und die Kontraktionsstange wird mit dem Gasbrenner erhitzt. Während des Erhitzens wird der Keil
mit dem Hammer immer weiter eingeschlagen. Wenn der Keil ganz eingeschlagen ist, dann hört man mit dem
Erhitzen auf und lässt die Apparatur abkühlen. Die Stange verkürzt sich dann wieder und sprengt den
Bolzen. Das Abkühlen kann man mit kaltem Wasser beschleunigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kugel wird am Stativ aufgehängt, der Ring ebenfalls. Zunächst passt die Kugel noch durch
den Ring. Erhitzt man sie mit dem Gasbrenner, dann dehnt sie sich aus und passt nicht mehr durch den Ring.
Evtl. kann man die Kugel am Zugschalter aufhängen und nach dem Erhitzen auf den Ring legen. Wenn sie
genügend abkühlt, fällt sie hindurch und betätigt den Schalter. Dieser schaltet die Hupe ein.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Glaskolben wird mit dem Stopfen verschlossen, in dem das Glasrohr steckt, und wird mit dem
Schlauch mit dem U-Rohr verbunden. Erwärmt man den Kolben mit den Händen, dann verändert sich der
Wasserstand im U-Rohr entsprechend der Ausdehnung der Luft im Kolben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit den Tisch-Klemmen wird die Rüttelmaschine am Tisch befestigt, vor der Öffnung des
Kugel-Behälters platziert man den Auffangbehälter. Mit dem Netztrafo kann die Motordrehzahl der
Rüttelmaschine und damit die Bewegung der Glas-Kügelchen (Gas-Teilchen) verändern. Der Auffangbehälter
erlaubt durch seine senkrechte Unterteilung eine Statistik über die Flug-Weite (Geschwindigkeit) der
Kügelchen aus der Öffnung.
Bemerkungen: Man muss darauf achten, dass die Glas-Kügelchen nicht zu groß sind, sie verklemmen sich sonst
im Auffangbehälter. Wenn der Versuch mit der Videokamera aufgezeichnet wird, ist eine Lampe zur besseren
Ausleuchtung der Versuchsanordnung nötig.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Becherglas mit kaltem Wasser (ca. 400ml) wird auf den Magnetrührer gestellt
(dessen Heizung muss ausgeschaltet sein!) und der Temperaturfühler des an CASSY angeschlossenen Thermometers
hineingehängt. Der Kupferblock wird am Stativ aufgehängt und der Fühler des zweiten Thermometers in das
vorbereitete Loch gesteckt. Man erhitzt das Kupfer bis etwa 100° C und hängt es dann in das
Becherglas mit Wasser (der Magnetrührer ist eingeschaltet). Der Kupferblock darf nur so tief hängen, dass
er zwar völlig eintaucht, der Rührer sich aber noch drehen kann. Mit dem Computer kann man den zeitlichen
Verlauf des Temperaturanstiegs im Wasser aufzeichnen.
Bemerkungen: Besser geeignet wäre für den Versuch anstatt dem Becherglas ein wärmeisoliertes Gefäß.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Küvette wird mit Wasser gefüllt. Etwas Kaliumpermanganat wird in Papier gewickelt und in
das Wasser geworfen. Das Kaliumpermanganat löst und verteilt sich langsam im Wasser.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Glasmodell wird am Stativ befestigt und mit Wasser gefüllt. Etwas Kaliumpermanganat wird
in Alufolie gewickelt und in das Modell geworfen. An einer Ecke des Modells erhitzt man dann mit dem
Gasbrenner (die Ecke sollte zur besseren Verteilung der Wärme mit Metallgaze oder Draht umwickelt sein).
Durch die Erwärmung zirkuliert das Wasser durch das Modell. Dies wird durch das Kaliumpermanganat sichtbar.
| Figure | Figure |
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Stäbe werden senkrecht am Stativ befestigt, so dass sie in den Styroporbehälter
eintauchen. Dann gießt man den flüssigen Stickstoff in den Behälter, so dass die Stäbe abgekühlt werden.
Langsam bildet sich an den Stäben Reif, je nach Wärmeleitfähigkeit.
Bemerkungen: Es dauert etwa 5-10 Minuten, bis die Stäbe genügend abgekühlt sind, so dass sich sichtbar
Reif bildet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Würfel und die Thermosäule werden auf der optischen Bank montiert und der Würfel mit
heißem Wasser gefüllt. Die Thermosäule wird am Voltmeter angeschlossen, so dass man die Thermospannung
ablesen kann (zur besseren Sichtbarkeit kann man noch ein Demonstrationsvoltmeter mit großer Anzeige am
Nullvoltmeter anschließen). Durch Drehen des Würfels kann man die unterschiedliche Wärmestrahlung der
verschiedenen Würfelflächen zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Unter dem Licht der Lampe dreht sich die Lichtmühle.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Adiabat wird eingeschaltet und auf Null justiert. Dehnt man das Kolbenvolumen aus, so
kühlt sich die Luft darin ab, komprimiert man das Volumen, so erhöht sich die Temperatur. Am
Anzeigeinstrument sieht man entsprechende Ausschläge.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Dampfmaschine wird mit heißem Wasser befüllt und angeheizt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Stirling-Motor wird zur Kühlung am Wasserhahn angeschlossen (alle Schlauchverbindungen im
Kühlungsvorlauf sollten sorgfältig mit Schlauchschellen befestigt sein!) und der Wasserhahn leicht
aufgedreht. Der p-V-Indikator wird am Tisch befestigt und mit einem Faden über die Umlenkrolle mit dem
Arbeitskolben des Motors verbunden (V). Mit einem Schlauch wird er am Druckmessstutzen des Motors
angeschlossen (p). Der Laser wird ebenfalls am Tisch befestigt und auf den Spiegel des Indikators
ausgerichtet. Alles wird so ausgerichtet, dass das p-V-Diagramm auf die Hörsaalwand projiziert wird. Da
der Laser dadurch in Richtung Publikum gerichtet ist, sollte man zur Sicherheit ein Stück Pappe als
Blendschutz aufstellen. In den Kopf des Motors wird die Heizspirale eingebaut und mit dem Netzgerät
verbunden. Bei einem Strom von etwa 15-16A wird der Motor geheizt. Man kann ihn nun am Schwungrad
anwerfen. Der Laser zeichnet dann das p-V-Diagramm an die Wand (dieses entspricht allerdings nicht dem
idealen Stirling-Prozess!).
Um den Motor als Kälte- bzw. Wärmemaschine zu betreiben baut man die Heizspirale aus und setzt stattdessen
den Reagenzglashalter in den Motorkopf. In das Reagenzglas wird ein wenig Wasser gefüllt und der Fühler des
Thermometers eingetaucht. Der Experimentiermotor wird für diesen Versuchsteil so am Tisch befestigt, dass er
das Schwungrad des Stirling-Motors über einen Riemen antreiben kann. Je nach Drehrichtung des Antriebs wird
das Wasser im Reagenzglas abgekühlt oder erwärmt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Eisblock wird wie abgebildet auf eine Stativhalterung gelegt. Seine Auflageflächen sind
die Styroporstücke, um ihn wärmeisoliert vom Metallstativ zu lagern. Ein Stück Draht wird über das Eis
gelegt und an die Enden je ein Gewicht gehängt. Der Draht "schmilzt" sich nun langsam durch das Eis, dass
dabei seine Form behält.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die CO2-Flasche wird auf einen Tisch gelegt (eine Steigrohrflasche an aufrecht
an die Wand stellen) und das Austrittsrohr aufgeschraubt. Der Stoffsack wird über das Rohr gestülpt und
festgehalten (Handschuhe tragen!). Dreht man den Flaschenhahn plötzlich für kurze Zeit auf, dann bildet
sich im Sack Trockenschnee. Diesen kann man auf den Boden ausschütteln, ohne dass der Schnee sichtbare
Spuren hinterlässt. Das Austrittsrohr sollte zum Schutz vor statischen Aufladungen geerdet werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Wasserbehälter wird auf die optische Bank montiert und der Brenner darunter geschoben.
Das Thermometer wird am Stativ befestigt und der Fühler in das entsprechende Loch am Behälter gesteckt. Man
kann den Behälter nun heizen und den Druck in Abhängigkeit von der Temperatur messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Erlenmeyerkolpen wird mit etwas Wasser gefüllt und mit dem Spritzrohr zur Spritzflasche
gemacht. Mit dem zweiten Loch im Stopfen wird er über den Schlauch mit dem zweiten Kolben verbunden. Das
Reagenzglas wird mit etwas Äther gefüllt und aufrecht in den zweiten Kolben gelegt. Dessen Stopfen wird nun
wieder aufgesetzt. Bringt man das Reagenzglas im Kolben zum umkippen, dann verdampft der Äther recht
schnell. Durch den Dampfdruck wird das Wasser aus dem Erlenmeyerkolben herausgespritzt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Uhrglas wird mit etwas Wasser gefüllt und der Fühler des Thermometers eingetaucht.
Letzterer wird durch die Leitungsdurchführung mit dem Thermometer verbunden. Evakuiert man die Vakuumglocke
nun, so sinkt die Wassertemperatur. Das Wasser beginnt zu sieden und gefriert schließlich.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kolben wird auf die Heizplatte gestellt und das Rohr in den Stopfen gesteckt. Auf das
obere Ende des Rohrs wird der Trichter gesteckt. Der Aufbau wird nun bis zum oberen Ende des Glasrohres mit
Wasser gefüllt, so dass sich keine Luftblasen mehr im Rohr oder im Kolben befinden. Heizt man den Kolben, so
bricht der "Geysir" nach einigen Minuten aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gerät wird in der Wanne aufgestellt, falls Quecksilber auslaufen sollte. Der Behälter um
das Steigrohr aus Glas wird mit etwas Wasser gefüllt, um die Temperatur bei der Kompression möglichst
konstant zu halten. Mit dem Handrad kann man Quecksilber in das Steigrohr drücken und die Gasfüllung
komprimieren. Den Druck in der Apparatur kann am Manometer abgelesen werden. Ab einem gewissen Druck beginnt
das Gas sich zu verflüssigen. Man kann weiter kompimieren, bis die Gasfüllung vollständig verflüssigt
ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lampe, Freonkammer und das Prisma werden auf der optischen Bank befestigt, so dass der
Inhalt der Kammer auf die Hörsaalwand projiziert wird. Der Wasserbehälter wird gefüllt und die Pumpe mit
den Schläuchen an die Freon-Kammer angeschlossen. Heizung und Pumpe werden eingeschaltet. Der
Temperaturfühler wird in das Loch an der Kammer gesteckt. Bei etwa 80° C sind Druck und Temperatur
in der Kammer jenseits des kritischen Punktes. Man kann nicht mehr zwischen Flüssigkeit und Gas
unterscheiden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Thermometer wird in den Temperaturfühler der Apparatur angeschlossen. Lässt man Helium
durch das Gerät strömen, dann erhöht sich die Temperatur (die Raumtemperatur liegt oberhalb der
Inversionstemperatur von Helium). Bei Sauerstoff sinkt die Temperatur. Mit einer vollen Sauerstoffflasche
genügt der Druck, um die Verflüssigungstemperatur von Sauerstoff zu erreichen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kunststoffstab wird am Fell oder der Porzellanstab am Seidentuch gerieben. Hält man einen
Stab über die Papierschnipsel, dann werden diese angezogen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aufbau wird mit Steuergerät und Monitor auf einem Tisch aufgestellt. Zunächst stellt man
das Okular mit dem Auge scharf und bläst einige Öltropfen in die Kammer. Die Spannung wird so eingestellt,
dass die Tröpfchen auf einer Stelle schweben. Jetzt wird die Kamera mit einem Stativ vor das Okular gestellt
und am Monitor angeschlossen. Die wird scharf eingestellt, so dass man die Tröpfchen auf dem Monitor sehen
kann. Durch Variation der Spannung kann man die Tröpfchen nach oben und unten schweben lassen. Die
zurückgelegte Strecke kann man an der Skala im Okular ablesen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Durch Reiben der Stäbe an Fell bzw. Seidentuch kann man Ladungen trennen und mit diesen
Ausschläge an einem Elektrometer hervorrufen (durch Influenz oder Aufbringen der Ladung). Außerdem kann man
deutlich machen, dass Kunststoffstab am Fell gerieben und Porzellan an Seide gerieben entgegengesetzte
Ladungen haben (zuerst Ladung vom Kunststoff aufs Elektrometer bringen und diese dann mit der Ladung des
Prozellans neutralisieren).
Versuchsaufbau und -durchführung: Auch hier kann man wie in den vorigen Versuchen die Reibungsladung nutzen. Man kann nun
verschiedene oder gleiche Ladungen auf die Kugeln der Drehwaage aufbringen und so Anziehung bzw. Abstoßung
zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Elektroden werden mit dem Hochspannungsnetzteil verbunden und die Glas-Schale mit etwas
Rizinus-Öl gefüllt, darauf gestellt. Im Rizinus-Öl ist etwas Grieß verteilt. Legt man nun eine Spannung an
die Elektroden (ca. 20kV), so richten sich die Grieß-Körner entlang der elektrischen Feld-Linien
an. Stellt man die Anordnung auf den Projektor, dann kann im Hörsaal alles an der Wand verfolgen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit den Hochspannungskabeln werden Anode und Kathode der Röhre mit dem
Hochspannungsnetzgerät verbunden, die Heizung wird mit den anderen Kabeln an die 6,3V-Versorgung
angeschlossen. Die Metallkugel wird auf den oberen Ablenkplatten-Anschluss gesteckt. Heizung und Hochspannung
werden eingeschaltet, so dass nun auf dem Schirm der Elektronenstrahl sichtbar wird. Bringt man nun den
geriebenen Kunststoffstab in die Nähe der Kugel, so wird der Strahl abgelenkt (für eine dauerhafte
Ablenkung kann man natürlich die Ladung auch auf die Kugel aufgebracht werden). Mit dem geriebenen
Porzellanstab kann man den Strahl in die entgegengesetzte Richtung ablenken.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Ball wird mit dem Faden am Stativ in die Mitte zwischen den beiden Kondensatorplatten
aufgehängt. Eine der Platten wird geerdet. Die andere wird mit dem geriebenen Stab aufgeladen. Ab einer
gewissen Ladung beginnt der Ball zwischen den Platten hin und her zu pendeln ("trommeln").
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine der Kondensatorplatten wird geerdet, die andere mit dem geriebenen Kunststoffstab
aufgeladen. Nun hält man die beiden Platten mit den Griffen aufeinanderliegend in den Kondensator (parallel
zu dessen Platten, s. Bild). Durch das Feld des Kondensators werden die Ladungen in den Platten getrennt.
Nimmt man die beiden Platten nun auseinander und dann aus dem Kondensator heraus, so befinden sich auf einer
Platte positive Ladungen und auf der anderen die entsprechende Menge negativer Ladungen. Dies kann man
nachweisen, indem man zunächst die Ladungen der einen Platte auf das (ungeladene) Elektrometer bringt und
danach diese mit den Ladungen der anderen Platte wieder neutralisiert.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Pole der Influenzmaschine werden mit je einer Kugel verbunden und die Kugeln im Abstand
von einigen Zentimetern aufgestellt. Die Leidener Flaschen an der Influenzmaschine werden bei diesem Versuch
zugeschaltet. Setzt man die Influenzmaschine in Gang, so springen nach einigen Kurbelumdrehungen Blitze
zwischen den Kugel über. (Ist der Kugelabstand zu groß, so gibt es Überschläge an der Influenzmaschine!)
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Motor des Bandgenerators wird mit dem regelbaren Netzgerät betrieben, damit man seine
Umdrehungszahl regeln kann. Die Erdung des Bandgenerators erfolgt an derselben (!) Steckdose, an der
auch das Netzgerät angeschlossen ist (sonst kann es unkontrollierbare Überschläge in den
Elektroinstallationen des Hörsaals geben, die zu schweren Schäden führen können).
Vorsichtsmaßnahmen: Um Schäden vorzubeugen, müssen während des Betriebs des Bandgenerators alle
elektronischen Geräte (Videokameras, Computer etc.) abgeschaltet und vom Netz getrennt werden! Die
Verbindung zwischen Kameras und Videobeamer im Hörsaal ist ebenfalls zu trennen! Sämtliche Erdungen bei den
Versuchen müssen über dieselbe Steckdose erfolgen, über die auch der Generator geerdet ist!
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Papierbüschel wird auf den Generator gesteckt. Lässt man diesen laufen, so richten sich
die Papierbänder in alle Richtungen auf. Eine andere Version dieses Versuches: Ein(e) Freiwillige(r) stellt
sich auf den isolierten Hocker und hält eine Hand an den (ungeladenen!!) Bandgenerator. Schaltet man den
Generator an, dann stellen sich die Haare der/des Freiwilligen in die Höhe (siehe Bild). Ehe die Person den
Generator nach dem Abschalten wieder loslässt und vom Hocker steigt, entlädt er/sie sich über den
geerdeten Megaohm-Widerstand.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Sprührad schließt man mit dem Hochspannungskabel an der Kugel des Bandgenerators an.
Setzt man diesen in Betrieb, so beginnt sich das Sprührad zu drehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Elektrometer wird in der Nähe des Bandgenerators aufgestellt (Abstand ca. 0,5m). Setzt
man diesen in Betrieb, so zeigt sich das erzeugte elektrische Feld als Ausschlag des Elektrometers (durch
Influenz). Stellt man das Elektrometer stattdessen in den Faraday-Käfig (etwa im selben Abstand zum
Generator wie vorher), so zeigt sich keinerlei Ausschlag des Zeigers. Um den Blitzschutz mittels eines
Faraday-Käfigs zu demonstrieren kann man nun den Faraday-Käfig erden (Vorsichtsmaßnahmen beachten! )
und den Generator so aufstellen, dass Blitze zum Käfig überspringen können. Nun kann sich eine Person
gefahrlos in den Käfig stellen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man kann mit dem Ladungslöffel Ladungen vom geriebenen Kunststoffstab auf das Elektrometer
löffeln und dessen Ladung schrittweise erhöhen. Außerdem kann man die Ladung des Löffels berührungsfrei
(durch Influenz) messen. Dazu hält man ihn in den Becher.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Kunststoffstäbchen wird mit dem Faden drehbar am Stativ zwischen die Kondensatorplatten
gehängt (so dass es diese aber nicht berührt, den Abstand der Platten so einstellen, dass das Stäbchen
sich ungehindert drehen kann). Es wird so ausgerichtet, dass es zunächst parallel zu den Platten steht. Eine
der Platten wird geerdet. Die andere mit dem geriebenen Kunststoffstab aufgeladen. Das Stäbchen richtet sich
jetzt senkrecht zu den Kondensatorplatten aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der mit Wasser gefüllte Kolben wird auf dem Experimentiertischchen so aufgestellt, dass das
Wasser aus dem Hahn in einem dünnen Strahl in die Schale fließen kann. Kommt man mit dem geriebenen
Kunststoffstab in die Nähe des Wasserstrahls, dann wird dieser abgelenkt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man kann Kondensator oder Leidener Flasche mit dem geriebenen Stab aufladen und die Ladung mit
dem Elektrometer nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kondensatoren werden mit den Kabeln parallelgeschaltet bzw. übereinandergesetzt und damit
in Serie geschaltet. Mit dem DMM misst man die Kapazität der einzelnen Anordnungen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit dem Netzgerät wird der Kondensator auf etwa 2V aufgeladen. Nun kann er einige Zeit die
LED betreiben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Elektrometer misst die Spannung zwischen den Kondensatorplatten. Mit dem
Hochspannungsnetzgerät wird der Kondensator auf einige kV aufgeladen. Schiebt man das Dielektrikum ein, so
sinkt die Spannung ab. Zieht man es wieder heraus, so steigt die Spannung wieder.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die parallelen Drähte werden senkrecht am Stativ aufgehängt. Sie werden entweder in
Parallel- oder Reihenschaltung an das Netzgerät angeschlossen. Lässt man einen Strom durch die Dräht
fließen, so wird die Kraftwirkung zwischen den Drähten sichtbar: Die beiden Drähte stoßen sich ab oder
ziehen sich an.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Platte mit den Drähten wird mit dem Stativ am Tisch befestigt. Mit der
Konstantstromquelle kann man einen Strom durch je einen Draht fließen lassen und die jeweils abfallende
Spannung mit dem Voltmeter messen. Um die Abhängigkeit des Widerstands vom Querschnitt zu demonstrieren,
kann man den Spannungsabfall bei verschiedenen Drahtquerschnitten vergleichen. Mit einer zusätzlichen
Abgriffleitung mit Krokoklemme kann man die Spannung an einem Draht bei verschiedenen Längen abgreifen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Schaltung wird entsprechend dem Schaltbild aufgebaut. Die Betriebsspannung wird so
eingestellt, dass der durch den Draht fließende Strom nicht zu übermäßiger Erwärmung des Drahtes führt
(ansonsten wird das Messergebnis evtl. verfälscht). Stellt man nun den Abgreifschieber so ein, dass I=0
wird, so kann man die Länge x an der Skala ablesen. Der Widerstand Rx ergibt sich dann aus
|
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit dem DMM wird der Widerstand der Drahtspirale oder des Germaniumstücks bei Erwärmung
gemessen. Den Draht erwärmt man mit dem Gasbrenner, beim Germanium reicht es, dieses mit der Hand zu
erwärmen. Die Proben und das DMM werden gemäß der Abbildung im Stativ befestigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Nägel werden in den Isolatoren befestigt, welche in die Stativfüße gestellt werden. Das
Glasröhrchen wird jetzt so auf die Nägel gesteckt, dass diese im Röhrchen einen Abstand von etwa einem
halben Zentimeter haben. Die ganze Anordnung wird zum Schutz des Tisches auf die Metallplatte gestellt. Die
Nägel werden mit je einem Pol des Netzgeräts verbunden, welches auf ca. 110V eingestellt wird. Erhitzt man
das Glasröhrchen jetzt mit dem Gasbrenner, so wird es mit steigender Temperatur leitfähig. Nun nimmt man
die Flamme weg. Durch den jetzt fließenden Strom wird das Glas zum Durchbrennen gebracht.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Wasser wird in die Glasküvette gefüllt und die beiden Elektroden hineingehängt.
Lämpchen, Netzgerät und Küvette werden in Reihe geschaltet. Schaltet man das Netzgerät (für das
Lämpchen geeignete Spannung) ein, so leuchtet das Lämpchen noch nicht. Erst wenn man Salz im Wasser
auflöst, steigt dessen Leitfähigkeit und das Lämpchen beginnt zu brennen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Elektroden des Elektrolyse-Apparats werden am Netzgerät angschlossen (Gleichspannung, ca.
10V). Dieses wird eingeschaltet und an den Elektroden entstehen Wasserstoff und Sauerstoff. Die beiden Gase
sammeln sich getrennt auf beiden Seiten des Apparats. Auf der Kathodenseite kann man etwas Wasserstoff ins
Reagenzglas füllen (Öffnung nach unten halten) und zur Demonstration mit dem Feuerzeug entzünden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Becherglas wird mit der Kupfersulfatlösung gefüllt. Hält man den Eisenstab für etwa
eine Minute in die Lösung, so bildet sich eine dünne Kupferschicht darauf.
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine Kondensatorplatte wird geerdet, die andere mit dem Elektrometer verbunden. Lädt man die
zweite Platte mit dem geriebenen Kunststoffstab auf, so schlägt das Elektrometer aus. Hält man jetzt die
brennende Kerze zwischen die Platten (ohne diese zu berühren), so geht der Elektrometer-Ausschlag zurück,
da durch die Ionisation der Luft an der Kerzenflamme sich der Kondensator durch die Luft entladen kann.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Kanalstrahlrohr wird auf den entsprechenden Stutzen am Pumpenwagen gesetzt und das
Netzgerät an die Elektroden angeschlossen. Nun wird das Rohr evakuiert. Erhöht man die Spannung langsam, so
kann man die verschiedenen Leuchterscheinungen im Rohr beobachten, bis sich schließlich am Loch in der
Kathode die Kanalstrahlen zeigen. Diesen Versuch führt man im abgedunkelten Hörsaal durch.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Glimmlampe wird mit dem Vorwiderstand (zum Schutz vor Zerstörung) in Reihe an das
Netzgerät angeschlossen. Erhöht man langsam die Spannung, so "zündet" die Lampe schließlich (Achtung:
zu hohe Spannung zerstört die Glimmlampe!). Alternativ kann man die Glimmlampe auch schon eher mit dem
aufgeladenen Kunststoffstab zünden, es genügt meist, ihn in die Nähe zu bringen. Bei Betrieb mit
Gleichspannung zeigt sich die Glimmentladung nur an einer Elektrode, bei Wechselspannung an beiden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Leuchtstoffröhre wird mit dem Vorschaltgerät ans Netz angeschlossen. Mit dem geriebenen
Kunststoffstab kann man sie zünden. Auch hier reicht es meist schon, den Stab in die Nähe der Lampe zu
bringen. (Dieser Versuch befindet sich nicht in der Sammlung im Karman-Auditorium.)
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Isolierschale wird mit etwas flüssigem Stickstoff gefüllt und der Magnet hineingestellt.
Das Supraleiterstück legt man mit der Pinzette in den flüssigen Stickstoff und wartet, bis es vollständig
abgekühlt ist (Stickstoff kocht nicht mehr). Nun kann man es mit der Pinzette über den Magneten bringen.
Durch das Magnetfeld der durch den Magneten induzierten Ströme schwebt der Supraleiter über dem Magneten.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Drähte werden mit den Isolatoren am Stativ parallel zueinander gespannt. Ihre Enden
werden verbunden und an je einen Pol des Netzgeräts angeschlossen. Lässt man nun einen genügend hohen
Strom durch die Drähte fließen, so beginnt der Stahldraht zu glühen, während der Kupferdraht (relativ)
kalt bleibt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Säure wird in die Glasküvette gefüllt (Vorsicht! ). Bei verschiedenen
Kombinationen von Elektroden wird die Spannung gemessen (um 1V). Eventuell stimmen die gemessenen Spannungen nicht
mit den theoretischen Werten überein, möglicherweise müssen vor dem Versuch die Elektroden von
Korrosionsschichten gereinigt werden. Kupfer- und Eisenstift werden in die Zitrone gesteckt. Auch hier lässt
sich eine Spannung messen (ca. 0,8V).
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Tank der Brennstoffzelle wird mit der Methanollösung gefüllt. Nach ein paar Minuten baut
sich eine Spannung von etwa 0,6-0,7V auf. Zur Demonstration kann man einen Solarmotor mit einer bunten
Scheibe anschließen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Zur Beleuchtung der Solarzelle wird eine Lampe benutzt, da die Hörsaalbeleuchtung i. d. R.
nicht zum Betrieb des Motors an der Solarzelle ausreicht. Der Motor wird an die Solarzelle angeschlossen, bei
ausreichender Beleuchtung dreht er sich. Die Spannung kann man mit dem DVM messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Thermoelement wird am Tisch befestigt, so dass es gut sichtbar ist. Zur Messung der
Spannung wird das HP-Nullvoltmeter benutzt, zur besseren Sichtbarkeit des Messwerts im Hörsaal kann man
daran ein Demonstrations-Messgerät anschließen. Erwärmt man eine Seite des Thermoelements (mit der Hand
oder dem Feuerzeug), so misst man eine Spannung. Lässt man die Seite wieder abkühlen und erwärmt dann die
andere Seite, dann misst man eine entgegengerichtete Spannung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Ein Stativ wird am Tisch befestigt, so dass man den Thermomagneten über die Schaumstoffmatte
hängen kann. Nun setzt man den Thermomagneten zusammen und stellt eine Seite ins Eiswasser. Die andere Seite
erhitzt man mit dem Gasbrenner. Nach einigen Minuten hält der Thermomagnet zusammen und man kann ihn an das
Stativ hängen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Peltier-Element und die Temperaturfühler werden so am Stativ befestigt, das man die
Temperaturen beider Seiten des Peltier-Elements messen kann. Das Peltier-Element wird am Netzgerät
angeschlossen. Bei einem Strom von etwa 20A erwärmt sich die eine Seite des Elements, während sich die
andere Seite abkühlt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit diesem Versuch soll die Funktionsweise eines Drehspulinstrumentes demonstriert werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Verschiedene Permanentmagnete werden vorgeführt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Leiter bzw. Spule werden an das Netzgerät angeschlossen und feine Eisenfeilspäne auf die
Plexiglas-Platte gestreut. Schaltet man den Strom ein, so richten sich die Späne entlang der magnetischen
Feld-Linien aus. Eventuell muss man dieses mit leichtem Klopfen an der Platte unterstützen. Wie in Versuch
4.2.1 wird das Bild mit dem Projektor an die Wand geworfen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Magnetnadel richtet sich im Feld des Stabmagneten immer in die Richtung der Feldlinien.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Leiterschleife wird mit ihren Isolatoren und den Klemmen am Tisch befestigt. Mit dem
Netzgerät lässt man einen genügend hohen Strom durch die Schleife fließen (ca. 10-20A). Mit der
Magnetnadel kann man den Verlauf der Feldlinien nachvollziehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Küvette wird mit Wasser gefüllt und ein Kabel mit Hilfe eines Stativs so hindurchgelegt,
dass vom Boden der Küvette bis zur Wasseroberfläche ein senkrechtes Leiterstück führt und der Rest des
Kabels möglichst direkt aus der Küvette herausgeführt wird (siehe Bild). Die Stricknadel wird zur Hälfte
durch den Korken gesteckt und ins Wasser in die Nähe des senkrechten Kabels gesetzt, so dass sie frei im
Wasser schwimmen kann. Fließt ein Strom (10-20A) durch das Kabel, so wirkt dessen Magnetfeld im Optimalfall
nur auf eine Hälfte der Nadel, d. h. nur auf einen Pol der Nadel. Diese beginnt dann um das senkrechte
Stück zu kreisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aufbau ist im Prinzip genauso wie in Versuch 4.2.2. Zur Ablenkung des
Elektronenstrahls dient hier das Magnetfeld des Stabmagneten.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Leitergabel wird mit dem Stativ waagerecht über dem Tisch befestigt, so dass die
daraufliegende Kupferrolle nicht von alleine rollt. Die Stabmagnete werden darunter gestellt (Pole in die
gleiche Richtung). Die Leitergabel wird über den Umpolschalter so am Netzgerät angeschlossen, dass man die
Richtung des Stroms durch die Kupferrolle umschalten kann. Durch das Feld der Stabmagnete wird die
stromdurchflossene Rolle in Bewegung versetzt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Leiterschaukel wird ans Netzgerät angeschlossen und so aufgestellt, dass sie bei einem
fließenden Strom durch das Feld zwischen den Schenkeln des Magneten ausgelenkt wird.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Spulenpaar wird so angeschlossen, dass die Stromrichtung in den Spulen dieselbe ist. Die
Magnetnadel richtet sich beim Einschalten in die Richtung des Magnetfelds.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Platte mit der Hallsonde wird auf einen Overhead-Projektor gelegt und an das Netzgerät
angeschlossen. Die Messgeräte werden mit den entsprechenden Anschlüssen der Sonde verbunden und
eingeschaltet (Messbereiche: Strom 300mA, Spannung ±10mV). Mit dem Poti an der Sonde wird der
Strom auf etwa 100mA (nicht höher!) eingestellt. Nähert man sich der Sonde mit dem Magneten, so misst man
eine Hallspannung in der entsprechenden Richtung. Achtung: Die Sonde ist auch mechanisch empfindlich, die
dünnen Anschlussdrähtchen können abreißen!
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Führung des Magneten wird in die Spule geschoben (und evtl. mit Holzblöcken und
Schraubzwingen am Tisch befestigt). Das Lämpchen wird an den Enden der Spule angeschlossen. Schiebt man den
Magneten schnell in der Spule hin und her, dann leuchtet das Lämpchen auf. Auf einem Oszillosokop kann man
den Spannungsverlauf an der Spule beim Hinein- oder Herausschieben des Magneten aufzeichnen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Eine der Spulen wird mit dem Ausgang des Generators verbunden. Den ersten Kanal des
Oszilloskops verbindet man mit dem TTL-Ausgang des Rechteckgenerators (durch die Spule wäre das eigentliche
Ausgangssignal des Generators nicht mehr vernünftig auf dem Oszilloskop zu sehen). Die zweite Spule wird an
den zweiten Oszilloskop-Kanal angeschlossen. Schaltet man den Rechteckgenerator ein (etwa 100Hz), so sieht
man neben dem Rechtecksignal des Generators die in der zweiten Spule induzierte Spannung auf dem
Oszilloskop.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Antriebsmotor des Generators wird am Netzgerät angeschlossen, so dass man seine
Umdrehungszahl einstellen kann. Die Spule des Generators wird am Eingang des Oszilloskops angeschlossen.
Schaltet man den Motor ein, so dreht sich die Spule im Feld des Hufeisenmagneten und die induzierte Spannung
wird mit dem Oszilloskop aufgezeichnet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Motormodell wird entweder am Netzgerät (Motorbetrieb) oder am Oszilloskop
(Generatorbetrieb) angschlossen. Betreibt man es als Motor, dann werden die Schleifer der Anschlüsse an die
Kommutatorscheibe gelegt. Bei einer Gleichspannung von etwa 10-15V läuft der Motor, nachdem man ihn
angeworfen hat. Beim Generatorbetrieb werden die Schleifer an die Spulenenden gelegt. Mit der Kurbel, die den
Läufer über den Riemen antreibt, dreht man den Generator. Die erzeugte Wechselspannung wird auf dem
Oszilloskop gemessen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aluminiumring wird mit zwei Fäden am Stativ aufgehängt. Bewegt man den Magneten nun in
den Ring hinein (ohne den Ring zu berühren!), so "weicht" dieser zurück. Zieht man den Magneten wieder
heraus, dann kommt der Ring mit.
Versuchsaufbau und -durchführung: Zuerst lässt man das unmagnetische Metallstück senkrecht durch das Rohr fallen. Es kommt
ungehindert unten an. Dann lässt man den Magneten durch das Rohr fallen. Dieser fällt sehr langsam, da er
von induzierten Wirbelströmen im Fall gebremst wird.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden auf das Joch gesetzt und am Netzgerät angeschlossen. Das Pendel wird am
Stativ befestigt, so dass es zwischen den Schenkeln des Elektromagneten pendelt. Wahlweise kann man die
Alu-Scheibe oder den Ring einsetzen, um die unterschiedlich starke Schwingungsdämpfung durch induzierte
Wirbelströme zu demonstrieren.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spule wird auf den verlängerten Schenkel des Jochs gesetzt und mit dem Adapter ans Netz
angeschlossen. Der Alu-Ring wird über den Schenkel mit der Spule gelegt. Schaltet man die Spule ein, dann
fliegt der Ring in die Luft. (Achtung: Bei diesem Versuch sollte man darauf achten, keine Lampen von der
Decke zu "schießen".)
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Bauelemente werden auf der Platte eingesteckt und das Netzgerät angeschlossen. Schaltet
man die Spannung ein, so leuchtet das erste Lämpchen sofort auf, beim zweiten Lämpchen dauert es etwa eine
Sekunde, bis es leuchtet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Schaltung wird entsprechend der Abbildung aufgebaut. Der erste Kanal des Oszilloskops wird
am TTL-Ausgang des Funktionsgenerators angeschlossen, um ein dem Spannungsverlauf entsprechendes Signal zu
zeigen. Der zweite Eingang wird parallel zum Trimmpoti angeschlossen, um den fließenden Strom zu messen. Bei
einem Rechtecksignal von etwa 140Hz sieht man auf dem Oszilloskopschirm den Strom- und Spannungsverlauf beim
Ein- und Ausschalten der Spule. Entsprechend führt man den Versuch mit einem Kondensator durch.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die 500-Wdg.-Spule wird am Funktionsgenerator angeschlossen und dieser auf etwa 140Hz (Sinus)
einestellt. Das Generatorsignal wird gleichzeitig auf den ersten Oszilloskop-Kanal gegeben. Eine der anderen
Spulen wird am zweiten Kanal des Oszilloskops angeschlossen. Variiert man die Windungszahl, so sieht man, wie
sich entsprechend die induzierte Spannung ändert. Ebenfalls kann man die Lage der Spulen zueinander
verändern.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Platte wird mit ihrem Eingang an den Funktionsgenerator (Ausgang B) angeschlossen. Dieser
wird auf seine niedrigste Frequenz eingestellt. Fährt man den Frequenzbereich des Generators durch, so sieht
man am Aufleuchten der den Filtern nachgeschalteten Glühlämpchen die Durchlässigkeit der Filter bei
verschiedenen Frequenzen. Ebenfalls lässt sich hinter jedem der Filter ein Lautsprecher anschließen, um
eine akustische Darstellung der Durchlässigkeit zu erreichen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Rechteckgenerator wird an den Eingang der Platte angeschlossen und auf eine Frequenz
eingestellt, die der Hochpass durchlässt. Das Eingangssignal des Hochpasses wird auf dem ersten Kanal des
Oszilloskops dargestellt, das Ausgangssignal (vom Lautsprecheranschluss) auf dem zweiten Kanal. Das
Ausgangssignal entspricht der zeitlichen Ableitung des Eingangssignals.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden auf das Joch geschoben und dieses mit der zugehörigen Zwinge
zusammengeschraubt. Der Sinusgenerator wird an der einen Spule angeschlossen und sein Signal gleichzeitig auf
den ersten Kanal des Oszilloskops gegeben. Der zweite Kanal wird an die zweite Spule angeschlossen. Man kann
nun auf dem Schirm des Oszilloskops die Ein- und Ausgangsspannung des Transformators beobachten.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden auf das Joch gesetzt. In die Klemmen der Schweißspule wird ein Nagel
geklemmt. Die Primärspule wird am Netzgerät angeschlossen. Dieses wird auf eine Spannung von etwa 200V
hochgeregelt. Der Nagel beginnt zu glühen und zerreißt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden auf das Joch geschoben und dieses so aufgestellt, dass man die Elektroden
oben so in die Sekundärspule stecken kann, dass sie aufrecht stehen. Die Primärspule wird am Netzgerät
angeschlossen. Bei einer Primärspannung von etwa 200V bilden sich am unteren Ende der Elektroden
Überschläge, die langsam nach oben wandern und dabei länger werden. Eventuell muss man mit dem
angekohlten Holzstab etwas nachhelfen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Netztrafo wird an die Leidener Flasche und die Funkenstrecke und Primärspule des
Tesla-Trafos angeschlossen und dieser geerdet. Schaltet man die Netzspannung ein, so bilden sich an der
Kugel an der Sekundärspule des Teslatrafos leuchtende Entladungen. Bei diesem Versuch sind die gleichen
Vorsichtsmaßnahmen wie bei Versuchen mit dem Bandgenerator (siehe 4.2.6) zu treffen!!!
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Bauteile werden auf die Platte gesteckt und diese an den Rechteckgenerator angeschlossen.
Dieser wird auf eine Frequenz von etwa 60Hz eingestellt. Die Kanäle des Oszilloskops werden mit den
entsprechenden Anschlüssen der Platte verbunden, so dass man auf dem Schirm des Oszilloskops das anregende
Rechtecksignal und die (gedämpften) Schwingungen des Schwingkreises sehen kann.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Schaltung wird gemäß der Abbildung auf dem Steckbrett aufgebaut und an das Netzgerät
angeschlossen. Mit dem Oszilloskop kann man den Spannungsverlauf am Kondensator aufzeichnen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Sender wird an das Netzgerät angeschlossen und mit der Klemme am Tisch montiert. Nach der
Aufheizzeit der Röhren nach dem Einschalten kann man das Sendesignal noch in ca. 25cm Abstand zum Sender mit
der Glühlampe nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Sender wird mit der Klemme am Tisch montiert und an das Netzgerät angeschlossen. Die
Küvette (leer) wird direkt vor die Sendeantenne gestellt, so dass nach dem Einschalten des Senders das
Lämpchen an der längeren Antenne in der Küvette leuchtet. Füllt man nun das Wasser ein, dann verlischt
das Lämpchen und das andere Lämpchen an der kurzen Antenne leuchtet auf.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Sender wird mit der Tischklemme an einen Tisch montiert und an sein Netzgerät
angeschlossen. Nach der Aufwärmzeit kann man das Sendesignal mit der Glühlampen-Antenne im Bereich von etwa
10-20cm nachweisen. Stellt man den Sender direkt an den Faraday-Käfig, so kann man im Käfig trotz eines
geringen Abstands zum Sender kein Signal mehr nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf einem Reiter der optischen Bank wird das Blech befestigt. Diesem gegenüber wird auf einem
anderen Reiter mit etwas Stativmaterial der Sender neben dem Empfänger montiert (so dass man das am Blech
reflektierte Signal empfängt). Der Sender wird an seinem Netzgerät angeschlossen, der Empfänger am
NF-Verstärker (an den der Lautsprecher angeschlossen ist). Nach dem Einschalten hört man das Sendesignal
als Brummen im Lautsprecher. Durch Verschieben des Blechs kann man in der Lautstärke des Brummens Minima und
Maxima feststellen, diese entsprechen den Schwingungsknoten bzw. -bäuchen der stehenden Welle. Auf der Skala
an der optischen Bank kann man den Abstand von benachbarten Schwingungsknoten messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf einer optischen Bank wird der Sender und davor der Doppelspalt montiert. Der Sender wird
an sein Netzgerät angeschlossen. Man sollte möglichst eine optische Bank mit Schwenkarm benutzen, an dem
der Empfänger montiert ist. Ansonsten muss der Empfänger verschiebbar vor den Spalt gestellt werden.
Schließt man den Empfänger am NF-Verstärker an, dann hört man je nach Position ein mehr oder weniger
lautes Brummen des Empfangssignals.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Pulsgenerator wird mit dem kurzen Koaxkabel über ein T-Stück mit dem Oszilloskop und dem
ersten der 10m-Stücke verbunden. Das Oszilloskop stellt man so ein, dass man einen gesendeten Puls, dessen
Reflexion und den nächsten gesendeten Puls auf dem Schirm sieht. Nun kann man mit BNC-Kupplungen weitere
10m-Stücke anschließen, um die Laufzeit der Pulse zu verlängern. Auf diese Weise kann man die
Phasengeschwindigkeit im Kabel messen. Außerdem ist, wenn man alle drei 10-Stücke benutzt, der reflektierte
Puls schon etwas verformt auf dem Oszilloskop zu sehen. Einige Arten der Reflexion kann man mit verschiedenen
Abschlüssen des Kabels demonstrieren.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit der Klemme wird der Sender am Tisch befestigt. Davor wird auf der optischen Bank die
Lecherleitung aufgestellt, so dass das Sendesignal dort induktiv eingekoppelt wird. Mit der Glühlampe kann
man die Leitung entlangfahren und die Strombäuche aufspüren (Lampe leuchtet auf). Mit Glimmlampe kann man
durch Entlangfahren die Spannungsmaxima finden. Die Lecherleitung lässt sich variieren: Ende
offen/kurzgeschlossen, Verlängerung um l/2 etc.
Versuchsaufbau und -durchführung: Etwas Öl wird in die Küvette gefüllt und die beiden Aluplatten einander gegenüber in etwa
einem Zentimeter Abstand darin befestigt. Legt man an die Platten eine Gleichspannung von ungefähr 20kV
(so hoch, dass es gerade keine Überschläge gibt), dann steigt das Öl zwischen den Platten einige
Millimeter hoch. Um dies sichtbar zu machen, wird das Bild der Küvette mit der optischen Ausrüstung an die
Hörsaalwand projiziert.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Versuch wird entsprechend der Zeichnung aufgebaut. Der Hahn an der
CO2-Flasche wird so weit aufgedreht, dass ungefähr eine Blase pro Sekunde im Öl aufsteigt.
Zwischen Metallplatte und Drahtspitze legt man eine Hochspannung an. Die Blasen werden dann von der
Drahtspitze abgestoßen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Spulenpaar wird an das Netzgerät angeschlossen und eines der Stäbchen dazwischen
gehängt. Schaltet man ein, so richtet sich das Stäbchen je nach Material parallel oder senkrecht zum Feld
aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden am Netzgerät angeschlossen und die Schutzkappen über die Pole gestülpt.
Der Abstand zwischen den Polen sollte ungefähr 1-2cm betragen. Nach dem Einschalten wird etwas flüssige
Luft zwischen die Pole gegossen. Sie schwebt als Tropfen im Magnetfeld. Beim Abschalten fällt der Tropfen zu
Boden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Legt man die Eisenplatte auf die Schenkel des Magneten, so lässt sie sich nur unter großem
Kraftaufwand wieder (senkrecht) davon abziehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spulen werden am Netzgerät angeschlossen. Eines der Modelle wird auf den Projektor gelegt
und sein Bild auf die Wand geworfen. Erhöht man die Spannung an den Spulen, so richten sich die Nadeln im
Magnetmodell langsam im Feld aus.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Mikroskop-Beleuchtung wird an das Netzgerät und die Kamera am Monitor angeschlossen. Die
Probe wird unter das Mikroskop gelegt. Bei richtiger Fokussierung sieht man das Bild auf dem Monitor. Nähert
man sich der Probe mit dem Magneten, so klappen die verschiedenen Bezirke (hell/dunkel) alle in eine
Richtung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spule wird auf das Joch gesetzt und über den Umpolschalter am Netzgerät angeschlossen.
Die Spulenspannung gibt man auf den X-Kanal des Oszilloskops. Die Hallsonde wird in die Aussparung im Joch
gesetzt und an ihr Netzgerät angeschlossen, welches man auf einen Strom von etwa 100mA einstellt. Die
Hallspannung wird mit dem Y-Kanal des Oszilloskops aufgezeichnet. Fährt man die Spulenspannung in beide
Richtungen (mit dem Umpolschalter) hoch und wieder herunter, so erscheint die Hysteresekurve des Jochs auf
dem Oszilloskopschirm.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lautsprecher wird am Ausgang des Verstärkers angeschlossen. Die Spule wird am Eingang
angeschlossen. Nähert man sich er Spule mit dem Magneten, so hört man das Umklappen der Elementarmagnete
bei ausreichender Verstärkung als Rauschen im Lautsprecher.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Nagel wird am Stativ so aufgehängt, dass er mit seiner Spitze schräg im Feld des
Magneten hängt. Erhitzt man mit dem Brenner die Spitze rotglühend, so bricht ihr Magnetismus zusammen und
der Nagel schwingt vom Magneten weg. Während des Schwingens kühlt er sich wieder ab und bleibt wieder im
Magnetfeld "hängen".
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Eisenring wird so am Tisch befestigt, dass er waagerecht steht und sich frei drehen kann.
Der Magnet wird mit einem Pol dicht am Eisenring befestigt. Erhitzt man nun eine Stelle des Rings (einige
Zentimeter vom Magneten entfernt) rotglühend, so verschwindet dort der Magnetismus und diese Stelle dreht
sich vom Magneten weg.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Kästchen wird an das Nullvoltmeter (welches als Messverstärker dient) angeschlossen. Zur
Anzeige des Messwerts dient das Demonstrationsmessgerät. Nun kann man die Spannungen bei Druck und
Entlastung des Salzes messen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Metall-Schiene wird am Besten mit Schraubzwingen am Tisch befestigt, damit der Aufbau nicht
herunterfallen kann. Das Steuergerät wird an einem Ende der Schiene aufgeschoben und der Spiegel-Schlitten am
anderen Ende auf die Schiene gestellt. Die Linsen werden vor der Sende-LED und dem Empfänger am Steuergerät
platziert. Die Linse vor der LED wird so verschoben, dass ein möglichst heller Strahl auf den ersten Spiegel
fällt (man hält am Besten ein Stück weißes Papier in den Strahlen-Gang). Der erste Spiegel muss dann so
justiert werden, dass der Strahl auf den zweiten Spiegel fällt. Der zweite Spiegel wird so justiert, dass
der Strahl auf den Empfänger fällt. Die zweite Linse wird so platziert, dass der Strahl auf den Empfänger
fokussiert wird.
Das Oszilloskop wird mit den Anschlüssen am Steuergerät für das gesendete und empfangene Signal verbunden
(je ein Kanal). Man muss beachten, dass die Frequenz der ausgegebenen Signale um den Faktor 103
kleiner ist, als die des Signals, mit dem die LED moduliert wird (fLED = 50 MHz,
faus = 50 kHz). Die Phasenverschiebung der ausgegebenen Signale ist so korrigiert, so
dass sie der des tatsächlich gesendeten und empfangenen Signals entspricht. Durch Verschieben der Spiegel
verändert sich die Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen.
Die Spiegel verschiebt man nun so, dass die Phasenverschiebung gegenüber vorher z. B. l/ 2
entspricht. Ist z. B. l = 1,5 m die Verschiebung der Spiegel, so entspricht 2 ·l der
Hälfte der Wellenlänge l/ 2. Damit kann man die Lichtgeschwindigkeit ausrechnen: c = l·f = 4 ·l ·f » 4 ·1,5 m ·50 MHz = 6 m ·50 ·106 s-1 = 3 ·108 m / s.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Küvette wird etwa 4cm hoch mit Wasser gefüllt und auf die optische Bank gestellt. Im Hörsaal füllt man mit Hilfe des Rohres am Boden der Küvette die Kochsalzlösung ein, so dass sich in der Küvette zwei verschiedene Schichten bilden, oben Wasser und unten Kochsalzlösung. Man muss darauf achten, dass sich die Schichten nicht vermischen. Der Laser wird so am Tisch montiert, dass der Strahl kurz unterhalb der Schichtgrenze, leicht schräg nach oben, in die Küvette eintritt. Durch den sich kontinuierlich ändernden Brechungsindex entlang dieser Grenze verläuft der Strahl dann gekrümmt (siehe Bild).
Bemerkungen: Die Kochsalzlösung setzt man einige Tage früher an, da sie zunächst noch vom Salz getrübt wird. Vor dem Versuch dekantiert man die benötigte Menge klarer Lösung vom Ansatz.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laser wird auf die optische Bank gesetzt. Davor wird entweder Prisma, Linse oder die mit dem Wasser gefüllte Küvette gesetzt, um die Streuung von Licht zu demonstrieren. Man kann dazu auch etwas Rauch in den Lichtstrahl blasen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Bogenlampe, Kondensor, Spalt, Linse und Prisma werden so auf die optische Bank gesetzt, dass
der Spalt auf das Prisma abgebildet wird. Man stellt alles so auf, dass das Spektrum aus dem Prisma auf die
Hörsaalwand geworfen wird.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf die erste optische Bank werden (in dieser Reihenfolge) Bogenlampe, Linse (130mm), Abblendschirm, Spalt und die 500mm-Linse aufgebaut und alles so ausgerichtet, dass der Spalt scharf auf dem Projektionsschirm abgebildet wird. Auf der zweiten optischen Bank werden die Natriumdampf-Kammer und das Prisma aufgestellt und so ausgerichtet, dass die Lichtstrahlen ungehindert durch die Kammer laufen und vom Prisma gebrochen werden. In die Kammer werden einige Natriumstücke gelegt. Die Enden der Kammer werden verschlossen und die Kammer mit der Vakuumpumpe evakuiert. Die Kühlung der Scheiben wird am Wasserhahn angeschlossen und in Gang gesetzt. Zunächst ist auf dem Schirm ein gewöhnliches Spektrum von weißem Licht zu sehen. Der Spalt wird nicht nur horizontal sehr eng eingestellt, sondern auch vertikal auf etwa 5mm begrenzt. Nun erhitzt man mit dem Gasbrenner die Kammer, so dass das Natrium verdampft. Die gelben Natrium-Linien werden jetzt vom Natriumdampf in der Kammer absorbiert.
Bemerkungen: Achtung: Das Natrium darf nur mit einer Pinzette in die Kammer gelegt werden! Niemals mit bloßen Händen! Nach dem Versuch muss die Kammer erst abkühlen ehe man wieder Luft hineinströmen lässt! Explosionsgefahr! Das Reinigen der Kammer darf nur mit Isopropanol erfolgen! Nicht mit Wasser!
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aufbau erfolgt wie in der Abbildung. Die Hg-Dampf-Lampe wird am Netzgerät angeschlossen und hinter dem Abblendschirm auf die optische Bank gestellt. Mit den Linsen wird der Spalt scharf auf den Projektionsschirm abgebildet. Nun wird erst das Prisma in den Strahlengang hineingeklappt. Auf dem Projektionsschirm sind nun einige Linien des Hg-Spektrums zu sehen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Lampe und Skala werden entsprechend der Abbildung auf der Tafel platziert. Die plane Fläche des Glasblocks zeigt zur Lampe. Man kann den Lichtstrahl nun in verschiedenen Winkeln in das Glas eintreten lassen. Auf der Tafel sind der an der Oberfläche reflektierte sowie der gebrochene Strahl zu sehen. An der Skala kann man den Einfalls-, Brechungs- und Reflexionswinkel ablesen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Küvette wird mit Wasser gefüllt und der Stab schräg hineingelegt. Blickt man entlang des Stabes, so erscheint dieser wegen der Lichtbrechung an der Wasseroberfläche geknickt.
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Versuchsaufbau und -durchführung: Die Bogenlampe wird auf die optische Bank montiert und der Kondensor direkt vor die Lichtaustrittsöffnung gesetzt. Die Blende wird auf einen Durchmesser von etwa 1cm eingestellt. Das Aquarium wird mit Wasser gefüllt und mit dem Tischreiter auf die optische Bank gestellt, so dass der Lichtstrahl von der Seite eintritt. Der Spiegel wird mit einem Stativ und einer Drehmuffe so befestigt, dass er den Lichtstrahl zur Wasseroberfläche hin reflektiert. Durch Drehen des Spiegels soll der Lichtstrahl in verschiedenen Winkeln auf die Wasseroberfläche treffen, so dass im einen Fall der Lichtstrahl in die Luft gebrochen wird und im anderen Fall an der Oberfläche Totalreflexion auftritt. Die Aluplatte wird mit einem Stativ so befestigt, dass der Strahlengang besser zu sehen ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lampe dient zur Beleuchtung der Lichtleiter und wird am Netzteil angeschlossen und mit einem Reiter auf die optische Bank gesetzt. Die Lichtleiter werden (z. B. wie im Bild zu sehen) auf der optischen Bank befestigt. Am gebogenen Lichtleitstab kann man mit nassen Händen zeigen, wie Wasser die Lichtleitung beeinflusst (austretendes Licht wird dunkler, wenn man den Stab mit nassen Händen anfasst).
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aufbau erfolgt wie im Bild: Die Lichtbogenlampe wird mit dem Kondensor auf die optische Bank gesetzt. Mit der Blende wird der Lichtstrahl etwas begrenzt. Eines der Polfilter auf dem Klappreiter in den Strahl gestellt, zunächst in den Lichtstrahl gestellt und auf senkrechte Polarisation gestellt. Das andere Polfilter wird auf dem Schwenkarm der optischen Bank befestigt und aus dem Lichtstrahl geschwenkt. Die Glasplatte wird drehbar über den Drehpunkt des Schwenkarms montiert. Nun kann man durch Drehen der Glasplatte den Brewsterwinkel suchen (starke Verdunklung des Lichtflecks an der Wand, etwa 56° Einfallswinkel). Klappt man das erste Polfilter aus dem Strahl, so ist der Lichtfleck an der Wand wieder zu sehen. Mit Einschwenken des zweiten Polfilters in den Lichtstrahl kann man dessen Polarisation nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Vor den Laser werden auf der optischen Bank die Lochblende und der Spalt so aufgestellt, dass man sie einzeln in den Strahl stellen kann. Die Anordnung wird im Hörsaal auf dem Projektionsstand aufgestellt, so dass man ein möglichst deutliches Bild auf die Wand projiziert. Stellt man Lochblende bzw. Spalt in den Strahl, so sieht man Interferenzeffekte.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf der optischen Bank wird die Bogenlampe so aufgestellt, dass sie das Bild (ebenfalls auf der optischen Bank befestigt) gut beleuchtet. Die Kamera stellt so auf, dass sie das Bild aufnimmt. Um das aufgenommene Bild zu zeigen, schließt man die Kamera am Videobeamer an.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Spiegel werden einander gegenüber auf die optische Bank gestellt. Die Kamera "schaut" über einen der Spiegel hinüber. Die Taschenlampe kann man zusätzlich eingeschaltet zwischen die Spiegel stellen. Das Kamerabild der Spiegelreflexionen wird über den Videobeamer gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit diesem Versuch wird die Bündelung paralleler Strahlen im Brennpunkt durch eine konvexe Linse bzw. deren Zerstreuung von einer Konkavlinse demonstriert. Durch Umdrehen der konvexen Linse kann man noch zeigen, dass die Brennweite unabhängig von der Einfallsrichtung der Lichtstrahlen ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit diesem Versuch wird der Strahlengang bei einem konkaven bzw. konvexen Hohlspiegel gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Bei diesem Versuch wird die zweimalige Brechung eines Lichtstrahls an den Prismengrenzflächen gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Lampe, Glasküvette und Umlenkprisma werden auf die optische Bank gestellt. Die Linse wird mit einem Stativ so befestigt, dass sie sich in der Küvette befindet. Man stellt sie so ein, dass der Glühfaden der Lampe scharf an der Wand abgebildet wird (am einfachsten ist es, dazu die Lampe zu verschieben). Gießt man nun Wasser in die Küvette, so dass die Linse ganz darin versinkt, so wird die Abbildung unscharf. Man muss die Lampe weiter von der Linse wegschieben, um wieder eine scharfe Abbildung des Glühfadens zu bekommen, da sich die Linsenbrennweite im Wasser erhöht hat.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Gegenstand wird vor die Lampe gestellt, der Schirm an das gegenüberliegende Ende der optischen Bank. Die Linse wird verschiebbar dazwischen gestellt. Es gibt nun zwei Positionen der Linse, bei denen ein scharfes Abbild des Gegenstands auf dem Schirm zu sehen ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Durch Vergleich der Brennweiten mit einer bzw. beiden Linsen im Strahlengang (evtl. mit Abstand A zwischen den Linsen) kann man das Additionstheorem der Brechkräfte [ 1/f]=[ 1/(f1)]+[ 1/(f2)] - [ A/(f1 ·f2)] nachprüfen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Aufbau erfolgt ebenso wie in Versuch 5.2.8. Es wird allerdings nur in einer Position scharfgestellt. Linse und Schirm bilden das menschliche Auge nach.
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| großer Blendendurchmesser | kleiner Blendendurchmesser |
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf der optischen Bank wird die Kohlefaden-Lampe zwischen den Abblendschirmen aufgestellt, so dass möglichst wenig Störlicht ausgestrahlt wird und nur Licht auf die Linse fallen kann. Mit der Linse wird der Glühfaden der Lampe auf den Projektionsschirm abgebildet. Dieser wird so ausgerichtet, dass er leicht schräg zur optischen Achse steht, d. h. dass vorderes und hinteres Ende des Fadens unterschiedlichen Abstand zur Linse haben, aber beide auf dem Schirm sichtbar sind. Die Blende wird in den Strahlengang gestellt, so dass bei weiter Blende nur ein Ende des Glühfadens scharf abgebildet wird und bei kleinem Blendendurchmesser der ganze Faden scharf zu sehen ist.
Versuchsaufbau und -durchführung: Kamera und Bild werden auf die optische Bank gestellt, so dass das Bild von der Kamera aufgenommen wird. Die Lampette dient zur Beleuchtung des Bildes. Die Linse wird als Lupe im Abstand der Brennweite vom Bild in den Strahlengang gebracht. Auf dem Klappreiter kann man sie leicht hinein- und hinausklappen. Man richtet alles so aus, dass man mit der Lupe ein leicht wiedererkennbares Detail des Bildes (z. B. das Wagenrad) vergrößert wird. Das Kameraobjektiv wird ohne Lupe auf den Abstand zum Bild und mit Lupe auf ¥ eingestellt. Das Kamerabild wird mit Hilfe des Videobeamers gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lampe beleuchtet das Dia, um dieses mit der Fresnellinse auf der Wand abzubilden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Versuchsanordnung erfolgt wie in der Skizze. Als Beobachtungsobjekt wählt man etwas gut sichtbares aus dem hinteren Hörsaalbereich (z. B. im Fo2 die Beleuchtung des oberen Ausgangs). Die Kamera kann dann (Objektiv auf ¥) das Bild über den Videobeamer zeigen. Das Bild steht hier auf dem Kopf
Versuchsaufbau und -durchführung: Aufbau nach Skizze. Ansonsten wird der Versuch wie Versuch 5.2.14 durchgeführt. Das Bild steht hier allerdings richtig.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Hohlspiegel wird an das Ende der langen optischen Bank gestellt. Etwa in seinem Brennpunkt wird der Umlenkspiegel aufgestellt (damit möglichst alles Licht zum Okular gelenkt wird). Vor die Austrittsöffnung des Umlenkspiegels wird die kurze optische Bank gestellt, darauf die Linse und die Kamera. Nun stellt man das Kameraobjektiv auf ¥ und verschiebt die Linse so, dass man ein scharfes Bild sieht (das Kamerabild wird wieder über den Videobeamer gezeigt). Als Beobachtungsobjekt eignet sich hier z. B. von Fo2 aus die Beschriftung des Feuerlöscherkastens vor dem unteren Eingang von Fo1 (untere Tür von Fo2 öffnen).
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Linsen, das Dia und die Kamera werden entsprechend der Skizze auf der optischen Bank aufgebaut. Das Dia wird mit der Lampe durch die Mattscheibe beleuchtet. Die Lampe wird nur so hell gestellt, dass das Kamerabild nicht zu hell ist. Klappt man die Feldlinse (f=+130mm) in den Strahlengang, so wird der sichtbare Bildausschnitt größer.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit den Linsenhälften wird eine dicke Linse zusammengesetzt. Lässt man die Lichtstrahlen schräg in die Linse hineinfallen, so wird der Mittelpunktsstrahl parallel versetzt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man markiert den Brennpunkt von rotem bzw. blauem Licht, sie liegen einige Millimeter auseinander.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man blendet entweder die inneren oder äußeren Strahlen ab, um die verschiedenen Brennpunkte zu markieren.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Dia wird mit der Anordnung (Lampe, Kondensor, Dia, Linse) an die Wand projiziert. Je nach Linsenstellung erscheinen die Speichen oder das äußere Rad scharf.
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf den Schirm wird mit Hilfe der Linse ein Lichtfleck abgebildet. Verschiebt man die Linse quer zum Strahlengang, so bekommt der Lichtfleck auf dem Schirm einen kometenartigen Schweif.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Gitter wird an die Wand projiziert. Stellt man die Blende vor oder hinter die Linse (Abstand ausprobieren), so zeigt sich tonnen- bzw. kissenförmige Verzeichnung.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lichtstrahl wird durch zwei hintereinander gestellte Polfilter geschickt. Je nach Stellung kommt kein Licht mehr durch. Das dritte Filter wird mit dem Klappreiter zwischen die beiden anderen Filter gestellt. Je nach Stellung kommt wieder ein Teil des Lichtes durch die Anordnung hindurch.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lichtstrahl wird durch die beiden Polfilter geschickt. Je nach Stellung des linearen Filters ändert sich die Farbe des austretenden Lichts.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lichtstrahl wird durch das Polfilter, das senkrecht zur Polarisationsebene der Glasplatten eingestellt wird, auf das Bündel aus Glasplatten geschickt. Dieses dreht man solange, bis nahezu kein Licht mehr durchgelassen wird. Man sieht, dass die Glasplatten nur Licht in einer Polarisationsrichtung durchlassen (Drehen des Polfilters Þ durchgelassenes Licht wird heller). Alternativ kann man das Polfilter auch hinter den Glasplatten in den Lichtstrahl bringen und die Polarisation des durchgelassenen Lichtes nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Aquarium wird mit Wasser gefüllt in den Strahl gestellt. Hinter das Aquarium wird mit Stativmaterial die schwarze Pappe für besseren Kontrast gehängt. In das Wasser wird vorsichtig die Milch eingerührt, bis das seitlich ausgestreute Licht gut zu sehen ist. Dessen Polarisationsrichtung kann man mit dem Polfilter nachweisen, indem man dieses davorhält. Je nach Stellung kommt kein Licht mehr hindurch.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Kristall wird auf ein beschriebenes Stück Folie gelegt. Die Schrift wird damit doppelt an die Wand projiziert (evtl. muss man die Schärfeebene des Projektors nachjustieren).
Versuchsaufbau und -durchführung: Wie in Versuch 5.4.5. Mit dem Polfilter kann man je nach Stellung eines der Bilder ausblenden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laserstrahl wird mit dem Umlenkprisma nach oben an die Decke umgelenkt. Der Diahalter wird so über dem Prisma montiert, dass seine Drehachse in etwa mit dem Laserstrahl übereinstimmt. Nun legt man den Kalkspat-Kristall in den Diahalter. An der Decke sind nun zwei Lichtpunkte zu sehen. Dreht man den Kristall, so wandert der eine Punkt um den anderen herum.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lichtstrahl wird durch das Prisma geschickt. Mit dem Polfilter kann man die Polarisation des austretenden Strahls nachweisen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Lichtstrahl wird durch die beiden senkrecht zueinander eingestellten Polfilter (Polarisator/Analysator) geschickt, so dass nahezu kein Licht mehr hindurchkommt. Zwischen die beiden Filter wird ein Plexiglasobjekt gestellt, dass man mit Hilfe der Linse an die Wand abbildet (zum Einstellen Lichtstrahl mit den Polfilter "aufdrehen"). Verbiegt man das Objekt, so wird durch seine mechanische Spannung die Polarisationsrichtung des durchgelassenen Lichtes verändert und man sieht an der Wand die Spannungsverläufe im Objekt.
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| Sender | Empfänger |
Versuchsaufbau und -durchführung: Laser, Polfilter und Kerrzelle werden als Sender auf der optischen Bank aufgebaut (siehe Bild). Die Kerrzelle wird an das mit dem Radio verbundene Treibergerät angeschlossen. Der Verschiebereiter wird so eingestellt, dass die Kerrzelle genau im Laserstrahl steht. Der Sender wird an ein Ende der Hörsaalbühne gestellt. Als Empfänger werden Empfangsbaustein, PHYWE-Verstärker (dient als Vorverstärker) und Audioverstärker mit Boxen benutzt. Sie werden am anderen Ende der Hörsaalbühne so aufgestellt, dass der Laserstrahl genau auf den Empfangsbaustein trifft. Das im Radio eingestellte Programm kann nun über die Lautsprecherboxen gehört werden (evtl. ist die Stellung des Polfilters vorher auf maximale Lautstärke einzustellen). Unterbricht man den Laserstrahl (z. B. mit der Hand), so ist in den Lautsprechern nichts mehr zu hören.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Polfilter dienen als Polarisator und Analysator. Dazwischen werden die verschiedenen Objekte (Doppelquarze, Glimmer, Zuckerlösung in der Küvette) gestellt. Durch Drehen des Analysators kann man den Farbverlauf des durchgelassenen Lichts in beobachten.
Bemerkungen: Die Traubenzuckerlösung stellt man am Besten mit etwas warmem Wasser her (kein heißes Wasser, sonst kann die Küvette zerspringen).
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Folien werden auf dem Overhead-Projektor übereinandergelegt. Die dabei entstehenden Moiré-Muster veranschaulichen Interferenz-Effekte.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laserstrahl wird mit der Linse etwas aufgeweitet und in flachem Winkel auf die Spiegel geschickt. Man kann die entstehenden Interferenz-Streifen nun an die Wand projizierten. Durch Verstellen des Winkels zwischen den Spiegeln kann man die Lage der Maxima/Minima zueinander ändern.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laserstrahl wird mit der Linse aufgeweitet und durch das Biprisma hindurch auf die Wand geschickt. Man sieht auch in diesem Versuch Interferenz-Streifen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Vor die Laserdioden werden unterschiedliche Spaltanzahlen gestellt (Einzel-/Doppelspalt, Doppel-/Dreifachspalt, ...). Auf der Wand (bzw. dem Projektionsschirm) kann man die Interferenz-Muster vergleichen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Laser und Polarisatoren werden auf der optischen Bank montiert. Die Polarisatoren dienen zum
Einstellen der Lichtintensität, indem man sie gegeneinander verdreht. Der Spalt wird ebenfalls auf die Bank
gestellt. Mit einem Stück Papier überprüft man, ob das Licht auf den Spalt trifft. Nun wird die Kamera auf
die optische Bank gestellt und genau auf das Beugungsbild ausgerichtet. Die Software sollte nun auf dem
Computermonitor eine Intensitätsverteilung zeigen (Einstellung auf 256 VideoCom-Punkte genügt).
Versuchsaufbau und -durchführung: Laser und Interferometer werden auf der optischen Bank montiert und ausgerichtet. Das
Umlenkprisma dient dazu, die Interferenzmuster im Hörsaal auf die Wand zu projizieren, so dass sie von allen
Sitzen gut sichtbar sind.
Bemerkungen: Im Hörsaal sollte die Ausrichtung des Aufbaus, besonders die Spiegel des Interferometers,
nochmals nachjustiert werden, da alles sehr empfindlich ist. Der Hörsaal sollte abgedunkelt werden, damit
die Interferenzmuster besser zu sehen sind.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Hg-Dampf-Lampe wird auf den Klappreiter gestellt. Dieser wird leicht schräg gestellt, so dass das Licht auf die Glimmerplatte trifft und zur Hörsaalwand reflektiert wird. Der Abblendschirm wird in Publikumsrichtung vor die Anordnung gestellt, um Störlicht zu vermeiden. An der Wand sind nun Interferenzmuster im vom Glimmer reflektierten Licht zu sehen.
Bemerkungen: Für diesen Versuch muss der Hörsaal vollständig abgedunkelt werden.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man macht Seifenblasen. Die Farben und Muster auf den Blasen stammen zum Teil von Interferenz-Effekten.
Versuchsaufbau und -durchführung: Man projiziert die Dias an die Wand. An einigen Stellen sollten Newtonsche Interferenzringe zu sehen sein (vorher ausprobieren!).
Versuchsaufbau und -durchführung: Der mit der Linse etwas aufgeweitete Strahl wird an den Glasplatten reflektiert und an die Wand geschickt. Der durchgehende Strahlteil wird mit einem Schirm abgeblendet. An der Wand sind nun die Interferenzstreifen zu sehen. Verschiebt man die Glasplatten auf dem Reiter, so erscheinen je nach Abstand der Platten voneinander verschieden breite Interferenzstreifen. Die Platten stehen in ihrem Halter keilförmig zueinander. Zum Abstandhalten ist auf einer Seite ein Stück Metallfolie zwischen die Platten gelegt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Stellt man verschiedene Gitter vor die Laserdioden, so kann man deren Interferenzmuster auf dem Projektionsschirm vergleichen. Die Bilder kann man mit Kamera und Videobeamer zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die CD wirkt als Reflexionsgitter. Je nach Strahlfarbe liegen die Maxima in unterschiedlichen Abständen. Das gleiche kann man mit einer DVD durchführen (kleinere Gitterkonstante).
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf der optischen Bank wird der Laser montiert. Das Loch wird auf dem Verschiebereiter in den Strahl gestellt und mit den Stellschrauben am Reiter so verschoben, dass der Strahl genau auf das Loch fällt. Das Beugungsbild wird auf den Projektionsschirm geworfen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laser wird auf der optischen Bank befestigt. In den Strahl wird auf dem Verschiebereiter entweder der Draht oder der Spalt gebracht. Das Beugungsbild kann an der Hörsaalwand beobachtet werden. Bei gleicher Drahtstärke und Spaltbreite sollte sich kein Unterschied ergeben.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Laser wird auf die optische Bank gesetzt. Sein Strahl wird mit Hilfe der Linsen aufgeweitet. Dazu wird zuerst die 30mm-Linse und dann in 28cm Abstand davon die 250mm-Linse in den Strahl gestellt. Der Strahl sollte damit die Zonenplatte ausreichen ausleuchten (falls nicht, muss man mit anderen Linsen experimentieren). Durch Verschieben des Projektionsschirms kann man nun die Brennpunkte suchen und mit den berechneten Werten vergleichen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Blende wird in den Laserstrahl gebracht und in beiden Richtungen soweit zusammengeschoben, dass man ein sauberes Beugungsbild an der Hörsaalwand sieht.
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| Gesamter Aufbau | "Strahlteiler" |
Versuchsaufbau und -durchführung: Auf der langen optischen Bank wird ein Laser befestigt. In seinen Strahl wird die Lochblende auf dem horizontal und vertikal justierbaren Reiter gestellt und genau in den Strahl geschoben, so dass auf dem Projektionsschirm ein Beugungsbild zu sehen ist. Nun wird die kurze optische Bank mit dem zweiten Laser (auf dem horizontal justierbaren Verschiebereiter) im rechten Winkel zur anderen optischen Bank auf den Tisch gestellt. Mit Hilfe des halbdurchlässigen Spiegels wird sein Strahl so auf die Lochblende gelenkt, dass dieser Strahl in einem kleinen Winkel bezüglich des ersten Laserstrahls dort auftrifft. Hier erfordert es etwas Fingerspitzengefühl, die Lochblende genau zu treffen. Zum Ausgleich der Strahlintensitäten wird direkt vor jeden Laser ein Polfilter gestellt, so dass man durch deren Verdrehen, die jeweilige Strahlintensität ggf. reduzieren kann.
Gegenüber der kurzen optischen Bank, auf der anderen Seite der langen Bank, wird der Schirm mit dem Millimeterpapier montiert. Dieser hat zum einen den Zweck, dass der Laserstrahl dort blockiert wird, und zum anderen kann man mit der Millimeterskala den Abstand der beiden Strahlen beim Austritt aus dem halbdurchlässigen Spiegel (in etwa) messen. Die optischen Bänke werden mit den Schraubzwingen am Tisch befestigt, damit sich nichts verschieben kann.
Auf dem Projektionsschirm sollte nun ein Bild wie oben zu sehen sein (Maße hierbei: Abstand Spiegel-Lochblende ≅ 1 m, Abstand der Strahlen am Spiegel ≅ 2 cm), bei dem die Lichtflecke mit einander verschmelzen.
Bemerkungen: Diese Versuchsanordnung simuliert ein (schlechtes) Fernrohr, um die durch die Beugung gegebenen Auflösungsgrenzen zu zeigen. Dabei entspricht der Blendendurchmesser von 30μm der Teleskopöffnung D. Aus den o. g. Maßen ergab sich als Grenze eine Winkelauflösung von δmin ≅ 0,02, was dem rechnerischen Wert bei HeNe-Laserlicht (λ = 633nm) in etwa entspricht (δmin=1,22[(λ)/D]=1,22[(0,633μm)/(30μm)] ≅ 0,026).
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit Hilfe des Mikroskops werden die verschiedenen Strichgitter betrachtet. Ab einer gewissen Anzahl von Linien pro Millimeter kann man die einzelnen Striche kaum noch unterscheiden. Das Videobild kann man über den Videobeamer zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Mit einem Stativ werden die Lampen am Tisch befestigt und am passenden Trafo (12V o. 230V) angeschlossen. Nun kann man jede Lampe demonstrieren und in der Helligkeit regeln.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lampe wird mit einem Stativ am Tisch montiert und eingeschaltet.
Bemerkungen: Dieser Versuch lässt sich gut mit Versuch 5.6.1 in einem Aufbau kombinieren.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Lampe wird ans Netz angeschlossen und eingeschaltet. Man kann sehen, welchen Einfluss verschiedene Leuchtbeschichtungen auf das abgestrahlte Licht haben.
Bemerkungen: Dieser Versuch ist auch mit Versuch 4.5.11 kombinierbar.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die LEDs werden eingeschaltet. Mit der SW-CCD-Kamera kann man zeigen, dass auch die Infrarot-LED leuchtet, da die Kamera infrarotempfindlich ist. Das Videobild kann man mit dem Videobeamer zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Nach dem Einschalten kann man demonstrieren, dass der Laserstrahl nicht mehr auftritt, sobald man den Resonator nur leicht dejustiert. Dies geschieht durch vorsichtiges (!!) Drehen an den Mikrometerschrauben der Resonatorspiegel. Außerdem kann man das Gehäuse aufschrauben und die HeNe-Röhre im Inneren zeigen. ACHTUNG: An der Röhre liegt Hochspannung an! Entsprechende Vorsicht ist also angebracht!
| Figure | Figure |
| TEM00 | TEM10 |
Versuchsaufbau und -durchführung: Der aufgeschraubte Laser wird eingeschaltet (VORSICHT HOCHSPANNUNG!!! ). In den Strahl wird die Linse zur Aufweitung gestellt, damit auf dem Projektionsschirm ein großer Lichtfleck zu sehen ist (siehe Abb. von TEM00). Bringt man nun eine Störung in den Resonator (z. B. einen einfachen dünnen Draht), indem man eines der Störobjekte von Innen auf die Austrittsöffung schiebt, so zeigt sich auf dem Projektionsschirm ein Bild wie z. B. TEM10. Das Einbringen der Störung erfordert etwas Fingerspitzengefühl, da der Draht genau im Strahl liegen muss und der Strahl dabei nicht abreißen darf.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der Versuch wird wie in der Abbildung aufgebaut: Der aufgeweitete Laserstrahl soll das Hologramm vollständig ausleuchtet. Dieses ist über dem Gelenk des Schwenkarms aufgestellt. Die Kamera steht auf dem Schwenkarm und lässt sich damit um das Hologramm herumfahren, so dass man es aus verschiedenen Richtungen aufnehmen kann. Das Videobild wird mit dem Videobeamer gezeigt.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Hologramme werden mit Stativmaterial am Tisch befestigt. Die Lampen werden so angebracht, dass sie die Hologramme möglichst gut ausleuchten (dazu muss man etwas herumprobieren).
Bemerkungen: Es ist nicht besonders beeindruckend, die Hologramme mit Kamera und Videobeamer zu zeigen. Daher bietet es sich an, die Hologramme während einer Vorlesungspause aus der Nähe zu zeigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Schwarzlicht-Lampe wird mit einem Stativ am Tisch befestigt und eingeschaltet. Ihre Helligkeit kann man mit dem Regeltrafo ändern. Hält man weißen Stoff in das Licht der Lampe, so fluoresziert dieser durch die UV-Strahlung der Lampe.
Versuchsaufbau und -durchführung: Den Wecker kann man einige Sekunden mit dem Strahler beleuchten. Schaltet man dann sämtliche Lichtquellen (auch die Overhead-Projektoren) im Hörsaal ab, so kann man die Ziffern und Zeiger im Dunkeln leuchten sehen. Ähnlich kann man mit einem Leuchtschirm verfahren. Darauf kann man mit dem Laserpointer "malen".
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Farbscheibe wird im Futter der Bohrmaschine eingespannt. Schaltet man die Bohrmaschine ein, so erscheint die Scheibe weiß.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Platte mit den Farbfiltern wird auf den Projektor gelegt. Dessen Licht wird dann zuerst auf den Spiegel geworfen, so dass je ein Farbfleck auf einen der einzelnen Spiegel fällt. Das vom Spiegel reflektierte Licht soll an die Projektionswand im Hörsaal fallen. Mit Hilfe der Justierschrauben an den Spiegeln kann man die drei Farbflecken an der Wand verschieben und zur Deckung bringen. Das Entstehen eines Farbbildes kann man mit der Folie demonstrieren, man sieht dann das farbige Bild eines Hauses.
Versuchsaufbau und -durchführung: Durch Projektion der Platte kann man die subtraktive Farbmischung demonstrieren.
Versuchsaufbau und -durchführung: Vor je eine der Öffnungen im Lampengehäuse wird eins der Filter platziert, alle anderen Öffnungen werden verschlossen. Das Lampengehäuse wird so in einem Stativ vor die Haftwand gestellt, dass sowohl der Bereich, der mit beiden Farben beleuchtet wird (erscheint weiß), als auch der blau bzw. gelb beleuchtete Bereich gut zu sehen ist.
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| Beleuchtung mit Halogenstrahler | Beleuchtung mit Schwarzlichtlampe |
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| Beleuchtung mit Natrium-Dampflampe | Beleuchtung mit Neonlampe |
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Gegenstände werden gut sichtbar angeordnet. Die verschiedenen Lampen werden auf einem Stativ so befestigt, so dass sie das "Stillleben" gut ausleuchten. Nacheinander kann man die Lampen einschalten und das Erscheinungsbild der Gegenstände beobachten.
Bemerkungen: Die Natrium-Dampflampe braucht einige Zeit, bis sie aufgewärmt ist und ihre volle Helligkeit erreicht hat. Daher sollte man die Versuchsdurchführung entsprechend planen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Anordnung wird gemäß der Skizze aufgebaut. Dabei befinden sich der Laser, der
halbdurchlässige Spiegel und der Sichtschirm auf einem Tisch, dessen optische Bank einen Schwenkarm hat. Der
Drehspiegel wird auf einem Ständer an einer Stativstange aufgestellt. Linse und Planspiegel sind jeweils auf
einem Tisch mit einem justierbaren Reiter aufgestellt. Ist alles genau ausgerichtet, so verschiebt sich der
Leuchtpunkt auf dem Schirm bei hoher Spiegeldrehzahl um etwa 2mm gegenüber niedrigster Drehzahl.
Achtung: Man muss darauf achten, dass das Vorlesungspublikum vor ungewollten Reflexionen des Laserstrahls
abgeschirmt wird!
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| Gesamter Aufbau | Anordnung der Magnete |
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Platte mit den Magneten wird unter das Gerüst gelegt und mit Hilfe der Schrauben und einer Wasserwaage in horizontale Lage gebracht. Die Magnete sind so angeordnet, dass die äußeren den Pendelmagneten anziehen und der Magnet in der Mitte das Pendel abstößt. Die Pendelschnur wird so aufgehängt, dass sie ohne Magnet genau über dem mittleren Magneten hängt. Die Kamera wird oben am Gerüst montiert, um die Pendelbewegungen aufzunehmen. Das Kamerabild wird mit dem Videobeamer gezeigt. Die Lampe dient zur besseren Ausleuchtung. Man lässt das Pendel nun mehrmals von demselben Ort starten. Man sieht, dass die Pendelbewegung nicht immer am selben Ort endet.
Versuchsaufbau und -durchführung: Das Doppelpendel wird mit einer Schraubzwinge an einem Tisch befestigt. Setzt man es aus der obersten Stellung in Bewegung, so vollführt es chaotische Schwingungen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Der asymmetrische Kreisel wird laut Anleitungsbuch aufgebaut. Versetzt man ihn in Rotation, so dreht er sich einfach. Stößt man nun aber die kardanische Aufhängung leicht an, so beginnt der Kreisel chaotische Bewegungen zu vollführen.
Bemerkungen: Zur Sicherheit sollte man den Kreisel mit einer Schraubzwinge am Tisch befestigen.
Versuchsaufbau und -durchführung: Die Kamera wird an den Monitor angeschlossen und davor gestellt, so dass sie ihr eigenes Bild wiederum filmt. Nun sind auf dem Bild chaotische Muster zu erkennen. Mit dem Abstand zwischen Kamera und Monitor muss man evtl. etwas herumprobieren, bis sich "schöne" Muster zeigen. Das Videosignal kann am Ausgang des Monitors entnommen und mit dem Videobeamer gezeigt werden.
1Alternativ kann man den Versuch natürlich auch mit Mutters bestem Porzellan durchführen...
2So schnell, dass das Wasser drin bleibt!
