Das physikalische Praktikum

273 Pages·2007·14.77 MB·German

by  Peter Schaaf

Das Handbuch 2007 ist die „Anleitung“ zum Grundpraktikum für Stu- Peter Schaaf
dentinnen und Studenten der Physik an der Georg-August-Universität
Göttingen. Es beschreibt die Versuche und deren Grundlagen, die im
Das Physikalische Praktikum
Göttinger Physikalischen Praktikum vom zweiten bis zum vierten Seme-
ster durchzuführen sind.
Handbuch 2007 für Studentinnen
und Studenten der Physik
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ISBN 13: 978-3-938616-88-8 Universitätsdrucke Göttingen Universitätsdrucke Göttingen

Peter Schaaf
Das Physikalische Praktikum
Except where otherwise noted, this work is
licensed under a Creative Commons License
erschienen in der Reihe der Universitätsdrucke
im Universitätsverlag Göttingen 2007
Peter Schaaf
Das Physikalische
Praktikum

Handbuch 2007 für Studentinnen
und Studenten der Physik

Mit 119 Abbildungen, 20 Tabellen
und 7 Aufgaben

Universitätsverlag Göttingen
2007
Bibliographische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
Nationalbibliographie; detaillierte bibliographische Daten sind im Internet über
<http://dnb.ddb.de> abrufbar

Prof. Dr. Peter Schaaf
Zweites Physikalisches Institut
Universität Göttingen
Friedrich-Hund-Platz 1
D-37077 Göttingen
Tel.: [phone]
E-Mail: [email protected]
URL: http://www.praktikum.physik.uni-goettingen.de/

Dieses Buch ist auch als freie Onlineversion über die Homepage des Verlags sowie über
den OPAC der Niedersächsischen Staats- und Universitätsbibliothek
(http://www.sub.uni-goettingen.de) erreichbar und darf gelesen, heruntergeladen sowie
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Satz und Layout: Peter Schaaf
Umschlaggestaltung: Peter Schaaf und Margo Bargheer
Titelabbildung: Fotografie einer Röhrendiode in Betrieb

© 2007 Universitätsverlag Göttingen
http://univerlag.uni-goettingen.de
ISBN-13: 978-3-938616-88-8
Inhaltsverzeichnis
Vorwort VIII
I Vorbemerkungen 1
A LiteraturfürdasPraktikum 2
B OrganisatorischeRegelnfürdasPraktikum 5
C SicherheitimPraktikum 10
D AnfertigungeinesVersuchsprotokolls 12
E FehlerrechnungundAuswertungenimPraktikum 14
F ErstellungvonDiagrammen 25
G UmgangmitComputern 28
H VerwendungvonMessinstrumenten 32
II Versuche 39
1 DerPohlscheResonator 40
2 DieGravitationswaage 47
3 DasTrägheitsmoment 54
4 Kreiselpräzession 59
5 KapillaritätundViskosität 64
6 SpezifischeWärmederLuftundGasthermometer 68
7 DerAdiabatenexponent 72
8 DerDampfdruckvonWasser 78
9 Diffusion 82
VI Inhaltsverzeichnis
10 DiePotenzialwaage 88
11 DasDrehspul-Galvanometer 92
12 MessunggroßerWiderstände 98
13 DiespezifischeElektronenladunge/m 107
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14 MagnetfeldvonSpulen 115
15 Wechselstromwiderstände 120
16 DasMagnetometer 125
17 Ferromagnetismus 132
18 DerTransformator 137
19 Dia-undParamagnetismus 143
20 KennliniederVakuum-Diode 149
21 DerTransistor 154
22 DasMikroskop 159
23 DasPrismen-undGitterspektrometer 164
24 DasGasinterferometer 171
25 FresnelscheFormelnundPolarisation 175
26 BeugungundInterferenzvonLaserlicht 182
27 DerFranck-Hertz-Versuch 198
28 Röntgenstrahlung 202
29 Radioaktivität 210
30 DiespezifischeWärme 220
31 DerOperationsverstärker 225
32 DasRastertunnelmikroskop 236
III Projektpraktikum 237
Inhaltsverzeichnis VII
1 ProjektpraktikumAllgemein 238
2 DurchführungdesProjektpraktikums 239
3 MöglicheProjektthemen 243
Anhang 244
Literaturverzeichnis 245
Abbildungsverzeichnis 250
Tabellenverzeichnis 253
RaumverzeichnisdesPraktikums 254
Stichwortverzeichnis 256
Vorwort SS 2007
Herzlich Willkommen zum Physikalischen Praktikum an der Universität Göttingen. Dieses
»Handbuch«(oderauchPraktikumsanleitung)wirdSiedienächstenzweibisdreiSemesterbe-
gleiten.DaserneuertePhysikalischePraktikumfürdasFachPhysikbeinhaltet30Versucheund
erstrecktsichüberzweiSemester.EssollimRegelfallim2.und3.Semesterabsolviertwerden.
DasseparateProjektpraktikumschließtsichim4.Semesteran.
Das Praktikum (Modul B.phy.401) wird benötigt für den Bachelor in Physik und für den 2-
Fächer-Bachelor(LehramtanGymnasien)mitPhysikalsFach.DasPraktikum(ModulB.phy.401)
wirdmit12SWSangerechnetundbringt12Credits.FürdenBachelorinPhysikistzusätzlich
auchdasProjektpraktikum(ModulB.phy.604)erforderlich.1DasPraktikummussin2Semestern
abgeschlossenwerden.
Das Göttinger Physikpraktikum für angehende Physikerinnen und Physiker führt zuerst an-
handausgewählter,vorgefertigterVersucheineinenweitenBereichphysikalischerGrundlagen,
indenUmgangmitApparaturenundMessgerätenundindieTechnikdesphysikalischenExpe-
rimentierenseinundstelltdamiteinenwesentlichenTeildertraditionellenGrundausbildungin
Physik dar (deshalb manchmal Grundpraktikum genannt). Ziel ist hierbei auch eine Vertiefung
des bisher in den Vorlesungen erlernten Stoffes durch eigenes Umsetzen und das Erfahren von
Physik(learningbydoing).SieerlernendenUmgangmitverschiedenstenGerätenunderfahren
durcheigenesTun,wieeinephysikalischeAufgabenstellungexperimentellundmethodischan-
gegangenwird(handsonphysics).Problem-Analyse-Bearbeitung-Lösung-Dokumentation,
diesistdieSequenz,dieSieinIhremganzen»Physik-Leben«begleitenwird.Hierbeispieltauch
Gruppen-oderTeamarbeiteinewichtigeRolle.NutzenSiedieGelegenheitimPraktikumauch
dieszuüben,undbringenSiesichaktivein.Eswirdsichauszahlen.
Dieses Handbuch beschreibt derzeit 32 Versuche, wovon nur 30 verpflichtend durchgeführt
werden müssen. Die derzeit optionalen Versuche »Operationsverstärker« und »Rastertunnelmi-
kroskop« können anstelle eines beliebig anderen Versuches durchgeführt werden. Weitere Ver-
suche, wie »Temperaturstrahlung« und »Schall im Festkörper« befinden sich noch im Aufbau.
Diese Versuche können Sie nach Fertigstellung anstelle eines anderen Versuches durchführen.
SprechenSiediesbitterechtzeitigmitIhrem/rBetreuer/inab.WirbemühenunsimLaufeIhres
PraktikumsweitereoptionaleundinteressanteVersucheanbietenzukönnen.Weiterhinsindfür
einigeVersucheauchAufgabenindasHandbuchaufgenommenworden.DieseAufgabensindfa-
kultativundsollenderVorbereitungunddemtieferenVerständnisdienen.AuflangeSichtwollen
wirmehrsolcherAufgabenaufnehmenundauchdieLösungenzurVerfügungstellen.
Mit dem seit 2002 eingeführten Projektpraktikum, welches sich an die vorgefertigten Versu-
che anschließt, soll verstärkt auch das eigenständige wissenschaftliche Arbeiten gefördert wer-
den.HierzuwerdennurThemen(bzw.Aufgabenstellungen)vorgegebenoderauchvondenPrak-
tikantinnenundPraktikantenselbstausgewählt,diedanneigenständiginderGruppe(max.6Per-
1 DasProjektpraktikumkannauchvonLehramtstudentinnenund-studentendurchgeführtundalsStudienleistung
anerkanntwerden.BitteinformierenSiesichbeiIhrerStudienberaterinfürdasLehramt/Zweifächer-Bachelor.