Hinweise für das Schreiben von Laborbüchern und Berichte

Transkript

1 Hinweise für das Schreiben von Laborbüchern und Berichte Hauptziel des physikalischen Praktikums ist zu lernen, wie man als guter wissenschaftlicher Experimentator arbeitet. Neben der sorgfältigen Durchführung der Experimente und der Fähigkeit Daten zu Analysieren und Auszuwerten, ist wissenschaftliches Schreiben für Naturwissenschaftler sehr wichtig. Wenn man in einem Labor arbeitet (egal ob Physik Froschungslabor oder in einem Industrielabor oder in einer Schulerlabor), ist es unerläßig den gesamten Prozeß des Experimentierens (Experimenteller Aufbau, Durchführung, Idee, Berechnungen,...) sorgfältig zu dokumentieren. Schreiben hilft auch dabei, nach der Durchführung eines Experimentes, Messergebnisse für Andere geordnet und übersichtlich darzustellen. So werden neue Ideen geteilt und entwickelt.für Bachelor- oder Masterarbeiten sowie für Doktorarbeiten und für Publikationen ist wissenschaftliches Schreiben und eine übersichtliche Darstellung der Ergebnisse essentiell. Im Folgenden möchten wir Ihnen kurz ein paar Tipps an die Hand geben, was man beim Führen eines Laborbuches und bei Schreiben eines Berichtes beachten sollte. 1 Laborbuch Wenn man experimentiert, es geht darum, Neues zu entdecken bzw. neue Erkenntnisse zu gewinnen. Dafür ist es sehr wichtig, die durchgeführten Experimente und deren Auswertung genau zu dokumentieren. Nur so können die Experimente reproduziert und neue Erkenntnisse gewonnen werden. Ein Laborbuch sollte immer vollständig und leserlich geführt werden. Es sollte (zusammen mit Ihrer Auswertung) Anderen ermöglichen, einen Versuch nachzuvollziehen. Ebenso sollte es dazu dienen, dass Sie selbst den beschriebenen Versuch gegebenenfalls in der Zukunft noch einmal wiederholen können. Ein Laborbuch hilft auch den experimentellen Prozess überhaupt nachzuvollziehen. Ein Laborbuch ist auch notwendig, um Ergebnisse später zu veröffentlichen oder gar ein Patent anzumelden. Auf dem Laborbuchdeckel schreiben Sie bitte Ihre Namen, Studiengang und Gruppe. Die ersten beiden Seiten bleiben frei zur Gestaltung des Inhaltsverzeichnis, das Sie während des Praktikums anfertigen. Jedes neue Experiment wird im Laborbuch dokumentiert. Beginnen Sie mit dem Namen des Experiments und den Datum. Geben Sie auch Ihren Versuchsplatz an Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 1 von 6

2 (A,B,C oder D). Alle Werte, Notizen und Anmerkungen in einem Laborbuch werden mit einem dokumentenechten Stift (kein Bleistift!) aufgeschrieben. Falls ein Wert falsch notiert wurde oder Sie sich verschrieben haben, streichen Sie diesen Wert am besten sauber und deutlich einmal durch, sodass man ihn gegebenenfalls noch lesen kann. Es könnte sein, dass dieser Wert im weiteren Verlauf des Experiments oder bei der Auswertung doch relevant ist. Hinterfragt außerdem die von Ihenen gemessenen und notierten Werte. Wenn Ihre Messergebnisse deutlich zu groß oder klein sind, könnte es sein, dass Ihr Berechnung oder die Datenerfassung einen groben Fehler enthalten. 1.1 Experimenteller Aufbau Zu Beginn fertigen Sie am besten eine Skizze des verwendeten Versuchsaufbaus an. Beschriften Sie alle wesentlichen Komponenten. Bei Versuchen zur Elektrizitätslehre sind auch die Schaltskizzen anzufertigen. 1.2 Messergebnisse und Graphen Fügen Sie alle gemessenen Rohdaten in Eure Auswertung mit ein, sofern die Datenanfassung manuell erfolgt (und nicht rechnergestützt). Diese Daten sind der Hauptbestandteil Ihrer Experimente. Wenn Sie später forschen und publizieren, müssen diese Daten 10 Jahre aufbewahrt werden. Sie können diese Daten tabellarisch oder in Textform einfügen. Für eine übersichtliche Darstellung vieler Werte verwenden Sie am besten Tabellen. Vergessen Sie dabei nicht, die Spalten mit der Bezeichnung der Messgröße und mit der dazugehörenden Einheit zu beschriften. Geben Sie für jede Messung die Genauigkeit und Ablesegenauigkeit des Messinstruments an. Die Genauigkeit des Instruments ist in der Bedienungsanleitung des Messgerätes vermerkt. Die Ablesegenauigkeit liegt bei ± (Hälfte) der kleinsten Skaleneinheit des Messgerätes. Bei digitalen Geräte ist dies ± 1 Einheit der letzten angezeigten Stelle (siehe Dokument des Praktikums über Messunsicherheiten). Bei vielen Experimenten bietet es sich an, die Daten grafisch darzustellen. Dieses kann an den Auswerteplätzen im Praktikum mit geeigneter Software (Tabellenkalkulationprogramme) gemacht werden. Diskutieren Sie mit Ihren Betreuer die Meßwerte, die Sie erhalten haben. So können Sie Hilfe bei der kritischen Beurteilung der Daten (z.b. bei der Abschätzung der Messunsicherheiten) erhalten. Ein Graph muß einen Titel, eine Bildunterschrift und beschriftete Achsen mit Einheiten haben. Die Datenpunkte müssen deutlich sichtbar dargestellt werden. Wenn die Daten einen linearen Trend zeigen, fügen Sie einen Ausgleichgerade (linearen Fit) ein. Verbinden Sie nicht die einzelnen Datenpunkte miteinander (Ausnamhe wenn man eine Trajektorie darstellt, wie beim Versuch T8)! Wenn Sie eine Software verwenden, um den Fit zu ermitteln, fügen Sie die verwendete Gleichung in die grafische Darstellung mit ein (auf Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 2 von 6

3 signifikante Stelle aufpassen!). Wenn Sie die Steigung des Graphen für die Berechnung weiterer physikalischer Größen verwenden, achten Sie auf die korrekte Einheit der Steigung und des Abschnitts. Drucken Sie die Bilder/Graphen aus und fügen Sie diese in Ihr Laborbuch bei (einkleben). 1.3 Berechnungen Alle im Verlauf des Experiments zu berechneten Werte sollten in das Laborbuch eingetragen werden. Die zur Berechnung verwendete Gleichung muß angegeben werden. Beschriften Sie die Gleichungen mit einer Nummer und beziehen Sie sich auf diese Nummer, wenn Sie die Gleichung erneut verwenden. Wenn Sie die Messwerte ins Laborbuch schreiben, ist es oft nützlich, direkt eine kleine Analyse Eurer Daten vorzunehmen: z.b. berechnen Sie am besten schon mit dem ersten Messwert die zu berechnende physikalische Größe, bevor Sie weitere Messwerte aufnehmen. Auch wenn Sie eine Beziehung zwischen zwei physikalischen Größen erwarten, machen Sie am besten schon eine graphische Darstellung nach den ersten Messungen. So können Sie den Verlauf einschäzten und mit dem zu erwartenden vergleichen und damit frühzeitig mögliche grobe Fehler entdeckten und korrigieren. 1.4 Kommentare Notieren Sie ins Laborbuch alle relevante Kommentare über Ihre Messungen (z.b. nur ein Student hat die Messgröße gemessen, bzw. ein Messgerät abgelesen oder beide). Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 3 von 6

4 2 Bericht Neue wissenschafliche Entdeckungen werden durch Publikationen veröffentlicht und weiter verbreitet. Als wissenschaftler soll man Ergebnisse und Auswertungen gut präsentieren und diskutieren können. Mit dem Anfertigen eines Berichts sollen Sie lernen Ihre Ergebnisse zusammenzufassen und zu presentieren. Fassen Sie diesen Bericht als Publikation Ihrer Arbeit auf! Der Bericht muss verständlich und strukturiert sein. Die erste Seite des Berichts beginnt mit dem Deckblatt (siehe Abbildung 1). Die Seiten des Berichts sind zu numerieren. Studiengang / Semester / Kurs Gruppe: Name, Vorname: Betreuer: Testat / Pre:LAB: l2 Laborbuch: ll O3-Interfer enz und Beugung Datum, Unterschrift de s Betreuers : Versuchsbewertung: I I l0 l7 Datum, Unterschrifi des Betreuers: Abbildung 1: Deckblatt Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 4 von 6

5 Im folgenden finden Sie ein Beispiel der Gliederung eines Berichts: 2.1 Titel Schreiben Sie zuerst den Titel des Versuchs und den Versuchsplatz. 2.2 Inhaltsverzeichnis Auf der zweiten Seite erstellen Sie am besten ein kurzes Inhaltsverzeichnis Ihrer Auswertung. 2.3 Ziel Schreiben Sie zu Beginn Ihrer Auswertung kurz (ein bis zwei Sätze) mit Ihren eigenen Worten (keine Abschrift der Anleitung!) das allgemeine Ziel dieses Versuches. Schreiben Sie ebenfalls das Ziel jedes weiteren im Versuch durchgeführten Experiments auf. 2.4 Theoretischer Hintergrund Fassen Sie hier die physikalischen Grundlagen und die benötigten Gleichungen für die Auswertung zusammen. Dieser Teil sollte kurz, aber vollständig sein (NICHT MEHR ALS 2 SEITEN!). Jede physikalische Größe einer Gleichung muss definiert werden. 2.5 Experimenteller Aufbau Fügen Sie eine Skizze des verwendeten experimentellen Aufbaus an. Denken Sie daran, alle wesentlichen Komponenten zu beschriften. Ggf. sind auch elektrische Schaltskizzen anzufertigen, wenn dies für das Verständnis wichtig ist. Beschreiben Sie mit Ihren eigenen Worten den experimentellen Aufbau, incl. Komponenten und Messgeräte. 2.6 Experimenteller Prozedur Beschreiben Sie, was Sie messen und die experimentelle Durchführung, um diese Messungen zu erhalten. Vermeiden Sie eine wörtliche Abschrift aus dem Versuchsanleitung. 2.7 Ergebnisse und Diskussion Das ist die Haupteil des Berichts. Präsentieren Sie und diskutieren hier Ihre Daten. Tabellen müssen einen Titel und eine Nummer haben. Beschriften Sie alle Spalten einer Tabelle und bleiben Sie einheitlich bei den Einheiten. Bei vielen Experimenten bietet es sich an, die Daten grafisch darzustellen. Ein Graph muß einen Titel, eine Bildunterschrift und beschriftete Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 5 von 6

6 Achsen mit Einheiten haben. Die Datenpunkte müssen deutlich sichtbar dargestellt werden. Wenn die Daten einen linearen Trend zeigen, fügen Sie einen Ausgleichgerade (linearen Fit) ein. Verbinden Sie nicht die einzelnen Datenpunkte miteinander! Wenn Sie eine Software verwenden, um den Fit zu ermitteln, fügen Sie die verwendete Gleichung in die graphische Darstellung mit ein. Wenn Sie die Steigung des Graphen für die Berechnung weiterer physikalischer Größen verwenden, achten Sie auf die korrekte Einheit der Steigung. Weiterhin gehört auch die Betrachtung der Messunsicherheiten dazu. Die Messunsicherheitsabschätzungen oder Berechnungen und die Fehlerfortpflanzung muss vollständig und leserlisch durchgeführt werden. Eine typische Frage, welche häufig von Studenten gestellt wird ist: Wie viele Nach-Kommastellen sollten meine Ergebnisse haben?. Ist es sinnvoll zu schreiben: Das Ergebnis ist x=34, cm. Die Angabe des Messgröße und die Messunsicherheit sollten die gleiche Anzahl an Nachkommastellen haben, zum Beispiel (21±1)cm oder (34.18±0.05)s. Tatsächlich ergibt es bei einer Abweichung von ±1mm keinen Sinn, den Messwert mit x=2,345678cm anzugeben. Um also abschätzen zu können, mit wie vielen Nachkommastellen man Messergebnisse angibt, ermittelt man zunächst die Messunsicherheit. Dann rundet man die Messunsicherheit auf eine signifikante Stelle (rufen Sie sich ins Gedächtnis, was signifikante Stellen sind). Der Messwert wird dann entsprechend der Dezimalziffern der Messunsicherheit gerundet (gleiche Dezimalziffern). Während der Berechnung eurer Werte werden alle Nachkommastellen beibehalten und am Ende werden die Werte entsprechend gerundet. Wenn Sie Ihre Ergebnisse kommentieren, vermeiden folgende Formulierungen wie Der gemessene Wert liegt nahe am erwarteten Wert oder Die Messung ist gut/schlecht. Das Ergebnis liegt entweder innerhalb der Messunsicherheitstoleranz oder nicht. 2.8 Schlussfolgerung Notieren Sie mit Ihrer eigenen Worten, was Sie gemessen haben und was Sie daraus schlussfolgern. Reflektieren Sie die physikalischen Zusammenhänge. 2.9 Literatur Bitte kennzeichnen Sie in Ihr Auswertung die Werte welche Sie in der Literatur gefunden haben und geben die Quellen am Ende Eurer Auswertung an. Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Grundpraktikum Seite 6 von 6