Anleitung zur Erstellung der Ausarbeitung Zu jedem Versuch ist eine Ausarbeitung zu erstellen, die sich üblicherweise aufteilt in die Abschnitte - Vorbereitung, - Versuchsdurchführung und Datenaufnahme, - Auswertung und Diskussion. Vorbereitungsteil: Hier sind die für den Versuch erforderlichen theoretischen Grundlagen zusammenzufassen und ggf. ist der Versuchsaufbau zu beschreiben. Hierbei sollen Sie darauf achten, dass Sie sich auf die für den Versuch wesentlichen Aspekte beschränken. Es genügt aber nicht, wenn Sie einfach die Versuchsanleitung oder Teile daraus abschreiben bzw. von dort kopieren. Falls in der Versuchsanleitung Fragen zur Beantwortung gestellt werden, dann dient das zunächst einmal als Richtlinie dafür, welche Aspekte im Vorbereitungsteil diskutiert werden sollen, auch wird dann eine schriftliche Beantwortung der Fragen erwünscht sein. Es ist aber nicht hinreichend, sich ausschließlich auf die Beantwortung dieser Fragen zu beschränken. Sind in der Versuchsanleitung vorbereitende Rechnungen gefordert so sind diese durchzuführen. Der Vorbereitungsteil soll nicht dokumentieren, wie gut Studierende Informationen aus dem Internet in eine Text-Datei kopieren können. Es soll hier auch nicht das Wissen über Nobelpreisträger und deren ehrenwerten Leistungen dokumentiert werden; auch wenn solches Wissen natürlich nicht schadet. Durchführungsteil: Die primäre Aufnahme von Messdaten wird in Ihrem Protokollheft vorgenommen. Die Messdaten sind in die Ausarbeitung zu übertragen und in einer übersichtlichen Art (z.b. Tabellen) darzustellen. Je nach Anforderung sind daraus auch grafische Darstellungen zu erzeugen und ggf. auch Datenanpassungen nach einer Theoriefunktion vorzunehmen. In dem Protokollheft dürfen nach Abschluss der Versuchsdurchführung keine Änderungen mehr vorgenommen werden. Es ist nicht unbedingt sinnvoll, bei der Datenanalyse und Diskussion die chronologische Reihenfolge der Durchführung der Experimente einzuhalten. Wenn logische Abläufe eine andere Reihenfolge nahelegen, dann ist diese zu bevorzugen. Für die Datenanalyse wesentliche Notizen, wie z.b. Änderungen von Einstellungen an der Messapparatur oder Eigenschaften, die Quellen für systematische Fehler darstellen, oder..., sind aus dem Protokollheft zu übertragen. Es ist aber nicht unbedingt erforderlich, alle Notizen aus dem Protokollheft in die Ausarbeitung einzubeziehen. Tabellen Es macht wenig Sinn, wenn die Zeilen- und Spaltenbeschriftung der des Computerprogramms (z.b. Excel) entspricht, d.h. einfach mit 1, 2, 3,... und A, B, C,... durchnummeriert sind. Hier sind Beschriftungen im Klartext notwendig, dabei sind auch die korrekten Maßeinheiten mit anzugeben. Zahlenangaben zu Messwerten sind mit Fehlerangabe darzustellen und auf eine sinnvolle Länge zu begrenzen (Die sinnvolle Länge gibt das Fehlerintervall, das üblicherweise nur auf eine Stelle, ausnahmsweise auch mal zwei, angegeben wird). Also bitte nicht ohne Sinn und Verstand alle Ziffern, die der Taschenrechner (oder das verwendetet Computerprogramm) präsentiert, abschreiben.
Grafiken Grundsätzlich sollte eine Grafik möglichst einfach, klar und übersichtlich erscheinen. Zur Auswertung von Meßdaten und Erstellung von Grafiken steht Ihnen an der Universität des Saarlandes die professionelle Software ORIGIN als Campuslizenz zur Verfügung. Um Zugang zu dieser Software zu erhalten benötigen Sie eine Kopie der Installationsdatei und eine Lizenznummer. Die Installationsdatei erhalten Sie unter http://www.hiz-saarland.de/informationen/arbeitsplatz/verfuegbare-software-lizenzen/origin/. Sie können die Installationsdatei (Demo-Version) auch direkt von der ORIGIN Homepage http://www.originlab.com/ herunterladen. Diese Demo-Version wird zur Vollversion, wenn Sie die Lizensierungsprozedur durchführen. Die Lizenznummer können Sie durch eine e-mail an software@hiz-saarland.de anfordern, oder Sie fragen einen Kommilitonen, der sich bereits eine Lizenznummer beschafft hat. Natürlich können Sie auch andere Software verwenden. Das Standard-Layout, das Origin automatisch erzeugt, ist leider nur in den seltensten Fällen auch nur halbwegs brauchbar! Zu bemängeln sind vor allem folgende Eigenschaften: - Achsenbeschriftungen sind (meist) zu klein. Die Achsenbeschriftungen sollten mindestens so groß sein, wie die Schriftgröße des Textdokuments. Sie dürfen durchaus auch etwas größer (aber auch nicht übertrieben groß) ausfallen. - Linien (Rahmenlinien und Datenkurven) sind (meist) zu dünn, dagegen kann es auch vorkommen, dass Datenpunktsymbole auch mal übertrieben groß erscheinen. Hier hilft nur ein gesundes Augenmaß zur Auswahl sinnvoller Linienstärken und Symbolgrößen. - Darstellungsbereiche (x- und y-achse) sind selten automatisch sinnvoll. Wenn z.b. eine Zeitachse (beginnend bei t = 0) dargestellt werden soll, dann wird es nur in Ausnahmenfällen sinnvoll sein, den Darstellungsbereich auf den negativen Zeitbereich auszudehnen. Sollen mehrere Datensätze vergleichend dargestellt werden, dann kann die sinnvollste Möglichkeit darin bestehen, alle Datensätze gemeinsam in einem Diagramm darzustellen. Wenn das nicht möglich ist (z.b. weil die Bereiche des x-achsenparameters zu unterschiedlich ausfallen) wird es meist trotzdem sinnvoll sein, in den Einzeldarstellungen (mindestens) eine Achse mit einer einheitlichen Intervallbreite darzustellen. - Wenn eine Datenanpassung an eine Theoriefunktion vorgenommen wird, wird von ORIGIN automatisch ein Ergebnisfeld erzeugt und in die Grafik eingefügt. Dieses Ergebnisfeld zeichnet sich dadurch aus, dass es unübersichtlich ist und viele nutzlose Informationen beinhaltet! Bitte entfernen Sie dieses Ergebnisfeld und geben Sie nur die Ergebnisse der wichtigsten Anpassungsparameter (sofern die Anzahl überschaubar bleibt) mit Fehler (auf sinnvolle Stellenzahl achten!) an. Verwenden Sie dafür die Variablensymbole, die Sie auch im Text verwenden. In den grafischen Darstellungen sollten Sie noch folgende Standards einhalten: - In der Grafik sollte ein Stichwort angegeben werden, das einen Bezug zu einer bestimmten Messreihe herstellt. - Um Fehlerbalken darstellen zu können müssen Sie in der Datentabelle dafür natürlich erst mal Spalten (im Allgemeinen sowohl für x- als auch für y-werte) anlegen. Diese müssen dann als Fehlerwertspalten (in ORIGIN Set as X Error und Set as Y Error ) definert werden.
- In der erläuternden Abbildungsbeschriftung (wird unterhalb der Grafik platziert) soll Bezug auf die verwendeten Schlüsselbegriffe (Stichwort, das Bezug zu einer Messung herstellt und ggf. Ergebnisse der Anpassungsparameter, die in der Grafik angegeben werden) genommen werden. Im Fall einer vorgenommenen Datenanpassung muss die zugrundeliegende Theoriefunktion im laufenden Text, also nicht in der Abbildungsbeschriftung, dargestellt und beschrieben werden. Andere Darstellungsmerkmale, wie z.b. offene/geschlossene Rahmen oder Achsenticks außen/innen, etc..., sind persönliche Geschmackssache, sind also frei wählbar, sollten aber über das gesamte Dokument einheitlich beibehalten werden! Wenn Sie im Umgang mit ORIGIN noch ungeübt sind, also nicht wissen, wie man bestimmte Darstellungsmerkmale einstellt, wird Ihnen der Versuchsbetreuer gerne behilflich sein. Wird eine Datenanpassung mit einer Theoriefunktion vorgenommen, wird auch gerne (automatisch vom Programm) eine Tabelle in die Grafik eingefügt, die eine Unzahl von mehr oder weniger kryptischen Parametern beinhaltet. Hierbei muss man leider auch feststellen, dass das anscheinend einer Regel der Art je neuer die Programmversion, desto mehr Unsinn folgt. Zudem kann das, je nach Umfang dieser Tabelle, auch noch dazu führen, dass der Inhalt nur noch in Mikroschrift, knapp oder auch schon mal unter der Lesbarkeitsgrenze erscheint. Also, weg damit (zum Glück lässt sich das löschen!) und durch etwas Sinnvolles ersetzen! Sinnvoll ist z.b. die Angabe des Wertes mit Fehlerintervall von (wichtigen) Anpassungsparametern mit Klartext-Symbolen. Aber bitte nicht die endlos langen Zahlenwürmer, die entweder das Fitprogramm oder der Taschenrechner ausspuckt, gedankenlos abschreiben, sondern Zahlenangaben auf eine sinnvolle (!) Länge begrenzen. Zu den sinnvollen Beschriftungen innerhalb (ggf. auch oberhalb) des Grafik-Fensters gehören z.b. auch Angaben zum Material oder der Versuchsbedingungen, sofern sich das kurz und knapp Schlagwortmäßig darstellen lässt, so dass die Grafik dadurch noch übersichtlich bleibt. Werden mehrere Datensätze in einem Diagramm dargestellt, müssen diese durch Wahl unterschiedlicher Datenpunktsymbole und ggf. unterschiedlicher Linienarten, ggf. auch Farbe (Symbole und Linien sollten aber auch im Schwarz-Weiß Druck unterscheidbar sein), gut unterscheidbar sein, außerdem ist dann eine erläuternde Legende erforderlich. Jede Tabelle und jede Grafik ist mit einer (nummerierten) Beschriftung zu versehen! Diese beinhaltet erklärende Details zum Verständnis der Darstellung. Hierbei ist folgende Konvention üblich: Tabellenbeschriftungen oberhalb der Tabelle, Bildbeschriftungen unterhalb der Abbildung. Jede Tabelle und jede Abbildung muss zusammen mit der Beschriftung aus sich heraus in wesentlichen Teilen verständlich sein (versuchen Sie dafür, gedanklich den Standpunkt eines Außenstehenden einzunehmen!). Auf jede Tabelle und jede Abbildung muss im laufenden Text mindestens einmal (das kann u.u. auch zusammenfassend erfolgen) verwiesen werden. Wenn ganze Serien (d.h. gleichartige Darstellungen mit nur einem variablen Parameter) grafischer Darstellungen zu erzeugen sind, kann es sinnvoll sein, diese zusammenfassend in einem Anhang zu präsentieren. Generell wird empfohlen, sich bei der Erstellung von Tabellen und grafischen Darstellungen an Beispielen aus der Fachliteratur zu orientieren. Leider stößt man aber auch dort immer wieder auf schlechte Beispiele, denen man selbstverständlich nicht folgen soll. Auswertungs- und Diskussionsteil: Im Allgemeinen wird sich die Versuchsauswertung nicht auf die tabellarische und grafische Darstellung von Messdaten beschränken, vielmehr folgt erst jetzt der wichtigste Teil der Ausarbeitung. In welcher Weise die Messdaten mit theoretischen Modellen zu diskutieren
sind, hängt selbstverständlich vom jeweiligen Versuch ab. Wenn Fachliteratur zur Diskussion herangezogen wird (was auch der Fall sein sollte), dann ist diese korrekt zu zitieren. Fehlerdiskussion Ein Messwert ohne Angabe eines Fehlers ist wertlos! Für eine Fehlerbetrachtung genügt es im Allgemeinen nicht, den statistischen Fehler, den ggf. ein Computerprogramm ausgibt, einfach abzuschreiben. Und wenn schon, dann wenigstens sowohl Wert als auch Fehler auf eine vernünftige Stellenzahl beschränken. Die vernünftige Stellenzahl ergibt sich daraus, dass der Fehler meist nur mit einer (von Null verschiedenen) Stelle, in bestimmten Fällen können auch mal zwei Stellen sinnvoll sein, angegeben wird. Übliche Nomenklaturen sind dabei für Wert x und Fehler x entweder Messwert = x ± x oder (äquivalent) Messwert = x( x). Im letzteren Fall bedeutet x die Unsicherheit der letzten angegebenen Stelle (ggf. der letzten zwei Stellen) vom Wert x. Beispiele: 123.4(3) bedeutet 123.4 ± 0.3 3.141(12) bedeutet 3.141 ± 0.012 234.5(10) bedeutet 234.5 ± 1.0 43800(300) bedeutet 43800 ± 300 0.0973(6) bedeutet 0.0973 ± 0.0006 278.0(5) bedeutet 278.0 ± 0.5 Meist bedeutsamer sind aber systematische Fehler, die Computerprogramme gar nicht erfassen können (weil Computer grundsätzlich doof sind, im Gegensatz zu Ihnen). Hierunter könnten z.b. Fehlerquellen folgender Art fallen: Mit welcher Genauigkeit kann ein Geräteparameter überhaupt eingestellt werden? Wie gut ist eine Geräteeinstellung zeitlich konstant? Sind ggf. bei Parametereinstellungen systematische Abweichungen vom angezeigten, eingestellten Wert und am Messort tatsächlich existierenden Wert denkbar? Und gibt es Informationen (z.b. Erfahrungswerte) darüber? etc... (Der Phantasie sind dabei kaum Grenzen gesetzt!). Diese Fehlerbetrachtungen sind unabhängig von der Kenntnis ggf. existierender Literaturdaten durchzuführen. Sie sollten dafür also einen Standpunkt einnehmen, als würden sie die zu bestimmende Größe als erster auf der Welt messen. Natürlich sind bei der Fehlerdiskussion auch die Regeln der Fehlerfortpflanzung anzuwenden. Erst jetzt sind ggf. Vergleiche mit Literaturdaten sinnvoll. Falls sich nach der (gewissenhaften) Fehlerbetrachtung trotzdem noch signifikante Abweichungen zu Literaturwerten ergeben, so ist die Fehlerangabe deshalb keinesfalls durch diese Abweichung zu ersetzen! Jetzt ist die Phantasie des/der Experimentatoren/in gefordert um noch mögliche Ursachen zu erkennen, die die verbleibende Abweichungen erklären können. Liegt ein Auswertefehler vor? Gibt es Fehlerquellen, die nicht erkennbar waren? etc... Zitate Es wird empfohlen, beim Zitieren übliche Konventionen (da sind allerdings unterschiedliche im Umlauf ) einzuhalten. Orientieren Sie sich hierfür an der Fachliteratur. Wichtig ist, dass mit Hilfe des Zitats die Quelle eindeutig identifizierbar ist, das heißt z.b. bei Büchern Auflage, Verlag, Titel und Autor angegeben sind, genauso bei Fachzeitschriften. Bei Zitaten von Quellen aus dem Internet ist die vollständige Internetadresse anzugeben. Hierbei ist allerdings zu bedenken, dass Internet-Zitate im Allgemeinen nicht von dauerhafter Beständigkeit sind. Eine strikte Trennung der Teile Durchführung und Auswertung und Diskussion wird nicht in jedem Fall zweckmäßig sein, Sie sollten es aber zunächst einmal so versuchen. Letztendlich ist aber hier die individuelle Phantasie gefordert.
Allgemeine Anmerkungen Korrekturlesen: Lesen Sie ihre Ausarbeitung gründlich Korrektur bevor Sie dieses abgeben! Insbesondere wenn Sie die Auswertung unter den Mitgliedern des Praktikumsteams aufteilen ist es unerläßlich, dass alle Mitglieder der Praktikumsgruppe diese vor der Abgabe gelesen und kommentiert haben, auch um die Konsistenz zwischen den Teilen sicher zu stellen. Die Abgabe einer Ausarbeitung, das Sie nicht untereinander bereits diskutiert und korrigiert haben, wird nur zu verstärktem Korrekturaufwand in der zweiten Runde (und evtl. zu einem verärgerten Betreuer) führen. Textverarbeitung: Welches Textverarbeitungsprogramm Sie zur Erstellung der Ausarbeitung verwenden, bleibt Ihnen selbst überlassen. Sie sollten aber hinreichend mit dem von Ihnen verwendeten Textverarbeitungsprogramm vertraut sein. Wenn Sie LATEX verwenden wollen (nicht empfohlen), gilt dies in besonderem Maße im Zusammenhang mit der Formatierung von Sonderzeichen, Umlauten, etc... sowie der Einbindung von Grafiken und Tabellen. Bitte verschwenden Sie nicht zuviel Zeit damit, das Layout Ihrer Ausarbeitung zu perfektionieren, wenn das zu Lasten der Inhalte geht oder Sie in zeitliche Bedrängnis bringt. Grundsätzlich ist auch nichts gegen eine handschriftliche Ausarbeitung einzuwenden, sofern diese hinreichend lesbar ist. Abgabe der Ausarbeitung: Sprechen Sie mit ihrem Betreuer die Art der Abgabe ab (als Datei oder Ausdruck). Einigen Sie sich auf sinnvolle Dateiformate, in den meisten Fällen bieten sich pdf-dateien an. Bitte beachten Sie unbedingt die Abgabefrist!