Grundpraktikum Physik

Transkript

1 Grundpraktikum Physik Gebäude C6.4 Räume E.17, E.16, E.13 1 Saarlan

2 Lernziele Vertiefung Verständnisses physikalischer Konzepte und Theorien durch das Experiment. Kennenlernen verschiedener Instrumente und die Durchführung verlässlicher Messungen. Erkenntnis, dass perfekt funktionierende experimentelle Versuchsanordnungen eher die Ausnahme sind. Lernen, wie genau mit vorgegebenen Versuchsaufbau und Messinstrumenten eine Messung durchgeführt werden kann und wie groß der Messfehler ist ( Erkennen der signifikanten Stellen ). Führen eines genauen und vollständigen Versuchsprotokolls. Datenanalyse durch Rechnungen (z.b. Fitten, Fehlerrechnung), graphische Darstellung der wesentlichen funktionellen Zusammenhänge und Beurteilung der Messergebnisse. Kritische Beurteilung durchgeführten Experiments. 2 Saarlan

3 Termine und Organisation Beginn: 26. April 2010 Praktikumstage: Montag, Dienstag Zeit: 14 Uhr c.t. (14.15 Uhr) bis 18 Uhr Montag, Dienstag: Physik GP I und GP III (Bachelor, Lehramt) Biophysik GP I (Bachelor) Montag, Dienstag: Chemie (Bachelor) Ersatztermine: Nach Vereinbarung Versuche werden in Zweiergruppen (manchmal Dreiergruppen) durchgeführt. Bis zu 3 Zweiergruppen an 3 identischen Versuchsaufbauten für Chemiker/innen. 3 Saarlan

4 Anmeldung zum Praktikum Bereits jetzt 2-er bzw. 6-er- Gruppen bilden. Physik-Lehramt hat Vorrang am Dienstag! Chemiker/innen (10 Versuche) Gruppe I: Montag zwischen 26. April und 31. Mai Dienstag zwischen 8. Juni und 20. Juli 4 Gruppe II: Dienstag zwischen 27. April und 1. Juni Montag zwischen 7. Juni und 19. Juli Saarlan

5 Biophysik Bachelor Grundpraktikum Teil I In dem Studiengang Biophysik (Bachelor) ist das "Physikalische Grundpraktikum I" im Rahmen der "Experimentalphysik I" vorgesehen (1. Semester), Sie sollten aber das GP I jetzt im Sommersemester (also in Ihrem 2. Semester) durchführen. In dem Modulhandbuch "Biophysik" ist das GP I mit 4 CPs bewertet, das entspricht 6 Versuchen, nicht 10 wie im Modulhandbuch aufgeführt ist. In dem Studienplan Biophysik gibt es zwar ein Grundpraktikum I und III, aber kein Grundpraktikum II (warum auch immer). Aus organisatorischen Gründen umfasst das GP I (immer im Sommersemester angeboten) die Bereiche Mechanik, E-Lehre und Radioaktivität. Das GP II (immer im Wintersemester angeboten) die Bereiche Wärmelehre und Optik. Ad hoc Beschluss: Sie führen jetzt im SS 3 Versuche und im nächsten WS 3 Versuche durch, um alle Gebiete abzudecken. 5 Saarlan

6 Physik Lehramt Grundpraktikum Teil III Für LAG: Versuche: 3 4 = 7 Wenn irgend möglich, alle 7 Versuche jetzt (im 4. Semester) erledigen. 6 Saarlan

7 Für LAB, LAR, LAH: 4 Versuche im 4. Semester, GP Teil III wird nur im SS angeboten! 7 Saarlan

8 Anmeldung in HIS-POS 8 Saarlan

9 Infos und Versuchsanleitungen Web-Seiten Grundpraktikums Physik: Aktuelle News Termine Versuchseinteilung Versuchsanleitungen Zusätzliche Infos zu Versuchen Links. 9 Saarlan

10 Versuchsanleitungen Versuchsanleitungen nur als PDF-Dateien zum Download: 10 Saarlan

11 Spielregeln Grundpraktikum Physik Vorbereitung, Protokollierung und Auswertung Versuchs in einem gebundenen DIN A4 Heft (karriert), keine losen Blätter. Je Mitglied einer Versuchgruppe führt ein eigenes Protokoll. Vorbereitung eines Versuchs Machen Sie sich mit der Physik Versuch vertraut (Lehrbücher, Vorlesungsskripten, Versuchsanleitung, Internet ). Mit der Versuchsanleitung: Was will ich wie messen? Versuchen Sie, die Fragen am Anfang der Versuchsanleitung schriftlich zu beantworten. Formulieren Sie Fragen zum Versuch an den Betreuer/in. 11 Saarlan

12 Gespräch mit dem Betreuer/in: Vor Beginn Versuchs a) Wurden die Fragen und Stichworte zum Versuch (schriftlich) bearbeitet? b) Ist ein Verständnis der Physik Versuchs vorhanden? c) Klärung offener Fragen: Löchern Sie die Betreuer/in. Falls die Vorbereitung unzureichend ist, werden Sie nach Hause geschickt und müssen für diesen Versuch einen neuen Termin vereinbaren. 12 Saarlan

13 Durchführung Versuchs Korrekte Protokollführung: a) Was wurde wie gemessen? b) Sind alle Messwerte mit den korrekten Einheiten protokolliert? c) Bei Änderungen Messprotokolls: Falsche Eintragungen durchstreichen, nicht Radieren oder TippEx. Antestat /der Betreuers/in auf Messprotokoll und Teilnehmerkarte. 13 Saarlan

14 14 Saarlan

15 15 Auswertung und Ausarbeitung Versuchs Auswertung innerhalb von 3 Wochen nach Versuchsdurchführung. Eine Einleitung mit kurzer Darstellung der physikalischen Fragestellung und konkreten Versuchsaufbaus (kein seitenweises Abschreiben von Lehrbüchern oder der Versuchanleitung). Berechnung der geforderten Größen mit korrekten Einheiten. Grafische Darstellung mit korrekten Achsenbeschriftungen (Messgröße und Einheit), sinnvolle Skalierung der Achsen. Fehlerrechnung oder Fehlerabschätzung. Falls Material- oder Naturkonstanten gemessen: a) Vergleich mit Literaturwerten. b) Weichen die Messungen stark (d.h. deutlich außerhalb statistischen Fehlers) von den Literaturwerten ab: Diskussion möglicher Fehlerquellen, z.b. unzureichender Versuchsaufbau, defekte Messgeräte, Ablesefehler. Abtestat auf Ausarbeitung und Teilnehmerkarte durch den/die Betreuers/in. Falls Abtestat verweigert: Nachbesserung mit Terminvereinbarung zur Nachbesprechung. Saarlan

16 Benutzung von Computern Im Praktikum stehen Auswerte-Computer und Drucker zur Verfügung. Sie können Ihr eigenes Notebook/PC benutzen. WLAN im Praktikum vorhanden. Alle mit PC erstellten Messprotokolle, Bilder usw. müsssen in das Protokollbuch eingeklebt werden. 16 Saarlan

17 Virtueller Vorversuch Fehlerrechnung Eine Messung ist (zumint in den Naturwissenschaften) ohne Angabe Messfehlers nichts wert. Übungen für alle Studierenden (unabhängig vom Studienfach), die im SS 2009 mit dem Grundpraktikum Physik beginnen. Ziel dieses "virtuellen" Versuchs ist die Einübung der Grundlagen der Fehlerrechnung (systematische und statistische Fehler, Fehlerfortpflanzung). Aufgaben und Einführung in die Fehlerrechnung unter Zählt als zusätzlicher Versuch mit An- und Abtestat. Lösen Sie die Aufgaben zu Hause (alle Hilfsmittel, Gruppenarbeit usw. erlaubt) und geben Sie die Lösungen (mit Name und Studienfach) auf losen Blättern (geheftet) spätestens bis 11. Mai 2010 im Grundpraktikum ab. 17 Saarlan

18 Den Schein (und Credit Points) gibts Nach Abtestaten für alle Versuche und nach bestandener Klausur (falls im jeweiligen Studiengang gefordert). 18 Saarlan

19 Sicherheit im Praktikum Elektrischer Strom Elektrische Wechselspannungen (50 Hz) über 50 Volt und Gleichspannungen über 100 Volt sind lebensgefährlich. Verbindungskabel mit Bananenstecker niemals in die 230 V Steckdosen stecken. Bei Umbauten der Schaltung immer zuerst Spannungsquelle abschalten. Nie in offene Leitungsenden greifen. Beschädigte Leitungen (z.b. Schäden an der Isolation) vom Betreuer/in aussondern lassen. Vor Versuchsbeginn überprüfen die Betreuer/innen, ob die Schaltungen korrekt aufgebaut sind. Notaus-Knopf an jedem Tisch : Legt das gesamte Praktikum lahm, d.h. im Notfall kann von jedem Tisch aus ausgelöst werden. 19 Saarlan

20 Grundsätzlich: Erst Hirn, dann Versuch einschalten! 20 Saarlan

21 Sicherheit im Praktikum Laser 21 Saarlan

22 Wirkung der Laserstrahlung auf das Auge Eintrittspupille: D=7 mm Laser Abbildung: D=15 µm Beispiel: Eine Energiedichte von 1 mw/cm 2 (etwa 50% Grenzwertes eines Lasers der Klasse 2) an der Eintrittspupille wird verdichtet zu 200 W/cm 2 auf der Netzhaut. 22 Saarlan

23 Schäden können entstehen durch direkten Strahl reflektierten Strahl gestreuten Strahl 23 Saarlan

24 Laser-Klassen 24 Laser-Klasse Eigenschaften Erläuterung 1 µw-bereich, Grenze abhängig von Wellenlänge (CD/DVD-Player) ungefährlich für Auge und Haut µw-bereich/pupille, Grenze ungefährlich für die Haut, Gefahr 1M abhängig von Wellenlänge; für das Auge durch optische Gesamtleistung < 0.5 W Instrumente 2 2M 3R 3B 4 > 3B 1 mw; nm (Laserpointer) 1 mw/pupille, 0.25s, nm Gesamtleistung < 0.5 W 5xKlasse 2; 0.25 s, nm (5 mw) 5xKlasse 1; 100s, wenn unsichtbar > 3R, max. 0.5 W ungefährlich für die Haut, Auge: sicher durch Lidschlag oder Abwendung ungefährlich für die Haut, Gefahr für das Auge durch optische Instrumente ungefährlich für die Haut, gefährlich für das Auge bedingt gefährlich für die Haut, gefährlich für das Auge gefährlich für Auge und Haut, Brandgefahr Saarlan

25 Verhalten im Laserbereich Passende Laserschutzbrille. Keine reflektierenden Gegenstände in den Strahlengang bringen. Armbanduhr, Schmuck usw. ablegen. Niemals Gegenstände in den eingeschalteten Laserstrahl schieben oder gar freihändig in den Strahlengang halten. Immer zuerst den Strahlengang blockieren und danach neues Objekt oder Probe einsetzen. 25 Saarlan

26 Sicherheit im Praktikum Flüssiger Stickstoff Handhabung nur mit Schutzbrille und Handschuhen. Ein- und Umfüllen nur unter Aufsicht /der Betreuers/in. Radioaktivität und Röntgenstrahlung Alle benutzten radioaktiven Präparate und Röntgengeräte sind für Ausbildungsbetrieb zugelassen. Trotzdem: Keine Versuche mit Radioaktivität und Röntgenstrahlung für schwangere Frauen. 26 Saarlan

27 und schließlich viel Spass im Praktikum 27 Saarlan