Grundpraktikum Physik

Transkript

1 Gebäude C6.3/6.4 Grundpraktikum Physik Räume 0.14, 0.13,

2 Lernziele Vertiefung des 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 des durchgeführten Experiments. 2

3 Termine und Organisation Beginn: Mittwoch, 23.Oktober 2013 bzw. Montag, 28. Oktober 2013 Praktikumstage: Montag, Dienstag, Mittwoch Zeit: 14 Uhr c.t. (14.15 Uhr) bis 18 Uhr Montag, Dienstag: Physik GP II (Bachelor, Lehramt) (10 Vers.) Biophysik GP II (Bachelor) = Rest von GP I Sonstige mit Wahlfach Physik (10 Vers.) Dienstag Mikrotechnologie + Nanostrukuren (8 Vers.) Montag, Dienstag: Biologie (Bachelor) (6 Vers.) Mittwoch: Pharmazie (5 Vers.) Chemie (LA) (10 Vers.) Ersatztermine: Nach Vereinbarung mit Betreuer/in Versuche werden in Zweiergruppen (manchmal Dreiergruppen) durchgeführt. Bis zu 3 Zweiergruppen an 3 identischen Versuchsaufbauten für Pharmazie, Biologie, Chemie. 3

4 Anmeldung zum Praktikum Falls noch nicht on-line angemeldet: Physik-Lehramt hat Vorrang am Dienstag! Anmelde-Formular ausfüllen, möglichst jetzt 2-er bzw. 6-er- Gruppen bilden. Letzte Möglichkeit, Gruppen zu bilden oder zu ändern. Biologen/innen (6 Versuche) 2 Versuche pro Woche (Mo + Di) und und und

5 Biophysik Bachelor Grundpraktikum Teil I In dem Modulhandbuch "Biophysik" ist das GP I mit 4 CPs bewertet, das entspricht 6 Versuchen. 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 im SS 4 (3) Versuche und (jetzt) im WS 2 (3) Versuche durch, um alle Gebiete abzudecken. 5

6 Grundpraktikum für Pharmazeuten/innen und Chemiker/innen (Lehramt) Praktikum für Pharmazeuten/innen (5 Versuche) wird mittwochs zusammen mit einigen Studierenden Lehramt Chemie (10 Versuche) durchgeführt. Deshalb: Teilnehmer/innen Pharmazie in 2 Blöcke mit je 5 verschiedenen Versuchen aufgeteilt: Block 1: , , , , Block 2: , , , , Teilnehmer/innen Chemie Lehramt führen beide Blöcke (10 Versuche durch). 6

7 Anmeldung in HIS-POS 7

8 Infos und Versuchsanleitungen Web-Seiten des Grundpraktikums Physik: Aktuelle News Termine Versuchseinteilung Versuchsanleitungen Zusätzliche Infos zu Versuchen Links. 8

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

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

11 Spielregeln Grundpraktikum Physik Vorbereitung, Protokollierung und Auswertung des Versuchs in einem gebundenen DIN A4 Heft (karriert), keine losen Blätter. Jedes Mitglied einer Versuchgruppe führt ein eigenes Protokoll. Vorbereitung eines Versuchs Machen Sie sich mit der Physik des 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

12 Gespräch mit dem Betreuer/in: Vor Beginn des Versuchs a) Wurden die Fragen und Stichworte zum Versuch (schriftlich) bearbeitet? b) Ist ein Verständnis der Physik des 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

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

14 14 Durchführung des Versuchs

15 Auswertung und Ausarbeitung des Versuchs Auswertung innerhalb von 3 Wochen nach Versuchsdurchführung. Eine Einleitung mit kurzer Darstellung der physikalischen Fragestellung und des 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 des statistischen Fehlers) von den Literaturwerten ab: Diskussion möglicher Fehlerquellen, z.b. unzureichender Versuchsaufbau, defekte Messgeräte, Ablesefehler. Abtestat auf Ausarbeitung und Teilnehmerkarte durch den/die Betreuer/in. 15 Falls Abtestat verweigert: Nachbesserung mit Terminvereinbarung zur Nachbesprechung.

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

17 OriginLab Origin Origin ( ) ist ein Windows-Programm, das Funktionen für die Datenanalyse und das Erstellen von Grafiken bietet. Origin verfügt über Hilfsmittel zur Kurvenanpassung, verschiedene benutzerdefiniert anpassbare Diagrammtypen und Analysevorlagen eingebunden in einer auf Arbeitsmappen basierenden Umgebung. Die UdS verfügt über eine Campus-Lizenz für Origin. Diese beinhaltet auch die Installation von Origin für Studierende auf privaten PCs. Einzelheiten zum Bezug von Origin finden Sie auf den Web-Seiten des IT Servicezentrum unter 17

18 Virtueller Vorversuch Fehlerrechnung Eine Messung ist (zumindest in den Naturwissenschaften) ohne Angabe des Messfehlers nichts wert. Übungen für alle Studierenden (unabhängig vom Studienfach), die im SS 2013 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 13. November 2013 im Grundpraktikum ab. 18

19 Den Schein (und Credit Points) gibts nach Abtestaten für alle Versuche 19

20 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. kann im Notfall von jedem Tisch aus ausgelöst werden. 20

21 21 Grundsätzlich: Erst Hirn, dann Versuch einschalten!

22 Sicherheit im Praktikum Laser 22

23 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% des Grenzwertes eines Lasers der Klasse 2) an der Eintrittspupille wird verdichtet zu 200 W/cm 2 auf der Netzhaut. 23

24 Schäden können entstehen durch direkten Strahl reflektierten Strahl gestreuten Strahl 24

25 Laser-Klassen 25 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

26 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. 26

27 Sicherheit im Praktikum Flüssiger Stickstoff Handhabung nur mit Schutzbrille und Handschuhen. Ein- und Umfüllen nur unter Aufsicht des/der Betreuers/in. 27

28 Sicherheit im Praktikum Radioaktivität und Röntgenstrahlung Alle benutzten radioaktiven Präparate und Röntgengeräte sind für Ausbildungsbetrieb zugelassen. Trotzdem: Keine Versuche mit Radioaktivität und Röntgenstrahlung für schwangere Frauen. 28

29 und schließlich viel Spass im Praktikum 29