Fachbereich Physik

  • slider mint 01
  • slider mint 02
  • slider mint 03
  • slider mint 04
  • slider mint 05
  • MINT - Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik
  • MINT - Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik
  • MINT - Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik
  • MINT - Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik
  • MINT - Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik

PH-LK der 11 in der Falle

  • 30 Juni 2017 |

20170630 exkursion physik 005Am 22.06.2017 machten sich Herr Blaum und Herr Zimmermann zusammen mit ihren Physik Leistungskursen der 11. Klasse des Mons-Tabor-Gymnasiums auf den Weg nach Mainz. Dort besuchten die beiden Kurse das Physik-Schülerlabor der Johannes-Gutenberg-Universität. Die letzten Schüler schafften es dann auch auf der Busfahrt auszuschlafen, denn das Schülerleben ist vor allem in den letzten Schulwochen besonders anstrengend.

20170630 exkursion physik 002Dort angekommen teilten wir uns in zwei Gruppen auf, die eine der beiden baute Teilchenfallen, wohingegen die andere Gruppe sich mit der Holografie beschäftigte.

Die Holografie-Gruppe arbeitete in Dreier-Gruppen an verschiedenen Stationen, nachdem man durch einen kleinen Vortrag einen ersten Einblick in die Materie erhalten hatte. Die einzelnen Stationen bestanden aus verschiedenen Versuchen, die den Schülern den Wellencharakter von Licht näher bringen sollten.

Die erste Station war die Wellenwanne. An diesem Experiment wurde den Schülern das Huygenssche Prinzip näher gebracht, sowie die destruktive und konstruktive Interferenz.

Station Nummer 2, Interferenz des Lasers am Doppelspalt, hatte einen ähnlichen Lerneffekt, denn wie der Name der Station bereits verrät, stand auch hier die Interferenz im Fokus.

Ebenso bei Station Nummer 3, das Michelson Interferometer. Zudem machten die Schüler sich an dieser Station auch Gedanken darüber, welche Störungen es bei der Laserholografie geben könnte, was später nochmals wichtig werden sollte.

20170630 exkursion physik 001

Nach drei Stationen war dann erstmal Pause. So gingen die meisten Schüler in die Mensa und erfreuten sich an der riesigen Auswahl. Nach der Pause ging es dann wieder weiter, doch die Motivation schien in der Mensa geblieben zu sein, denn die vermeintlich ausgeschlafenen Schüler schienen angesichts der 38 Grad doch wieder eine weitere Runde Schlaf zu brauchen.

An Station 4 durften die Schüler ihre eigenen Kratzhologramme erstellen, die sie auch mit nach Hause nehmen konnten. Dazu wurde auf eine kleine PVC Platte ein Muster geklebt, an welchem die Schüler sich Linie für Linie vorarbeiten mussten und an jeder Linie in möglichst kleinen Abständen den Zirkel über die Platte ziehen mussten. Hält man nun die fertige Platte unter das Licht, so sollte das gewählte Muster auf der Platte in den Kratzern erscheinen.

20170630 uni mainz hologrammDie fünfte Station war die wohl spannendste, da die Schüler in ein Labor gehen durften. Es ging darum, sein eigenes Hologramm dreidimensional in einer Glasscheibe festzuhalten. Dazu wurde unter höchster Vorsicht der Laser auf das vorher präparierte Gestell gerichtet und anschließend wurde die sich darin befindende Glasscheibe in einem Entwicklungsprozess so bearbeitet, dass ein Hologramm entstehen sollte. Doch es funktionierte nur mehr oder weniger erfolgreich, weil die an Station 3 erarbeiteten Störeinflüsse sehr schwer zu vermeiden sind. Schon minimale Erschütterungen (z.B. durch ein geflüstertes Wort, zu festes Auftreten auf den Boden, Berührungen des Aufbaus) können hier die ganze Arbeit kaputt machen. Trotzdem konnten am Ende des Tages mehr als die Hälfte aller Schüler mit einem selbst erstellten Hologramm nach Hause gehen. Hier gibt es Infos der Uni dazu.

Die andere Gruppe durfte in einem anderen Labor selbst eine Paul-Falle (natürlich ist sie nach dem Erfinder benannt: Wolfgang Paul erhielt dafür 1989 sogar den Physik-Nobelpreis, lädt aber auch zu schlechten Wortwitzen ein) bauen, damit experimentieren und sich darüber hinaus mit anderen Methoden zum "Einfangen" geladener Teilchen beschäftigen.  Damit können geladene Teilchen an einer Stelle "frei schwebend" gefangen werden, was mit Hilfe von Bärlappsporen sehr gut sichtbar gemacht werden konnte. Hier gibt es Infos der Uni dazu.

Die Paul-Falle-Gruppe konnte sich auf dem (langen) Weg zum Gebäude bereits ein Bild vom großen Gelände der Uni machen und kam schließlich aufgewärmt bei den Betreuern an. Nach einer kurzen Sicherheitseinweisung stiegen wir auch in das Thema ein:

Die Paul-Falle besteht (im klassischen Stil) aus 3 übereinander befestigten Elektroden, welche mit Strom versorgt werden. Das Ziel der Falle ist, durch ein angelegtes elektrisches Feld Elektronen zu fixieren und sie mit Bärlappsporen und einem Laserstrahl sichtbar zu machen. Bis zur Mittagspause durften wir dann in Zweiergruppen an einer eigenen Paul-Falle basteln und im Anschluss die fertigen Werke unter einer Glaskuppel auf Herz und Niere testen. Tatsächlich schafften es alle Zweierteams, sehr gut funktionierende Teilchenfallen zu bauen.

Nach der Mittagspause ging es in Sechser-Gruppen mit Stationenarbeit weiter. Trotz der extremen Temperaturen gaben die Teams ihr Bestes. Station A befasste sich mit Antimaterie. Mithilfe eines Videos von TheSimplePhysics erfuhren wir mehr über den Aufbau und die Entstehung von Antimaterie und diskutierten, wie sinnvoll es ist diese zu erschaffen. Bei Station B befasste man sich mit der linearen Paulfalle. Der wesentliche Unterschied zur selbstgebauten Paulfalle ist, dass hier die Elektronen waagerecht in einem Rauten ähnlichen Tunnel gefangen gehalten werden. Station C ging etwas tiefer auf das Verhalten der Bärlappsporen ein und das damit zusammenhängende Verhältnis der Frequenz, mit der die Sporen von Pol zu Pol gestoßen werden und der Spannung, die an das elektrische Feld angelegt ist, um die Sporen im Feld zu halten. Bei der letzten Station ging es um Äquipotenziallinien im Quadrupolfeld , was auch bei uns für Kopfzerbrechen gesorgt hat.

Gegen 15:30 Uhr war es dann auch soweit und nach einer kurzen Feedbackrunde mit den Betreuern vereinten wir uns mit der Hologramm-Gruppe und machten uns anschließend wieder alle auf den Weg nach Montabaur um den Tag beim geplanten Grillen und nicht geplanten Regen ausklingen zu lassen. An dieser Stelle nochmals ein Dankeschön an Herr Blaum und Herr Zimmermann die uns den interessanten Ausflug ermöglicht haben und uns außerdem noch die Getränke gesponsert haben.

(Leon Schwickert, Peter Kloft)

Letzte Änderung am Dienstag, 22 August 2017 07:02
Nach oben