Teilchen und Felder (eLab)

Teilchen und Felder (eLab)

(Angepasstes) Programm für Oberstufenkurse

Dauer des Praktikums: ca. 3 Stunden (Pause nach Bedarf), Praktikumsbeginn: zwischen 9:00 und 10:00 Uhr oder zwischen 13:00 und 14:00 Uhr, Anzahl der Plätze: 11 (+1)

Zur Zeit besteht in unseren Praktika eine Mund-Nasen-Schutz-Pflicht für alle Anwesenden! Die Masken sind selbst mitzubringen! Bitte beachten Sie auch unsere restlichen Corona-Regeln

Im Mittelpunkt des Praktikums in unserem eLab stehen die Elektronen: Wie können wir sie beschleunigen, wie können wir sie ablenken? Wie können wir ihre Geschwindigkeit oder ihre Masse bestimmen? Eine Nebenrolle spielen außerdem die Myonen, die "großen Geschwister" der Elektronen, die hoch oben in der Atmosphäre als Teil der sekundären kosmischen Strahlung entstehen und trotz ihrer kurzen Lebensspanne hier unten bei uns nachweisbar sind. Die folgenden fünf Experimente stehen zur Verfügung:

Das Fadenstrahlrohr (2x)

Untersuchung einer Helmholtz-Spule, Untersuchung der Bewegung von Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern, Bestimmung der spezifischen Ladungsdichte und somit der Masse des Elektrons, Untersuchung verschiedener Proportionalitäten

Die Braunschen Röhre (3x)

Untersuchung der Bewegung von Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern, Erzeugung von Lissajous-Figuren, Bau eines Quadrupol-Magneten zur Fokussierung des Elektronenstrahls, Bestimmung des Erdmagnetfelds

Induktion (2x)

Untersuchung einer Helmholtz-Spule, Untersuchung verschiedener Proportionalitäten (bzgl. der induzierten Spannung in einer im Magnetfeld der Helmholtz-Spule drehbar gelagerten Flachspule), Bestimmung der Erdbeschleunigung mithilfe eines Fallrohrs

Nebelkammer (2x)

Untersuchung einer Helmholtz-Spule, Identifikation radioaktiver Zerfälle mithilfe einer Diffusionsnebelkammer, Berechnung der Geschwindigkeit eines relativistischen Elektrons, optional: Bestimmung der Halbwertszeit von Radon-220 anhand einer Nebelkammeraufnahme

Cosmic Rays (2x)

Nachweis kosmischer Myonen, Vermessung der Myonen-Geschwindigkeit

Wichtige Hinweise:

Die eLab-Experimente werden zur Zeit in Einzelarbeit durchgeführt. Jeder führt jeweils nur eines der fünf Experimente durch. Bei einer 12-köpfigen Gruppe muss zusätzlich eines unserer Quantenlabor-Experimente besetzt werden. Legen Sie gerne bereits im Vorwege fest, wer welches Experiment macht!

Eine etwa einstündige Nachbesprechung via Zoom kann bei Bedarf hinzugebucht werden. Diese ersetzt die sonst üblichen Abschlussvorträge. Bitte vereinbaren Sie dazu bei der Anmeldung einen weiteren Termin!

Das Angebot richtet sich an Schulklassen, die dieses Thema zur Zeit im Unterricht behandeln oder bereits behandelt haben!

Entsprechendes Vorwissen ist unbedingt nötig zur Durchführung dieses Praktikums: Die Schüler:innen sollten bereits mit dem Verhalten elektrisch geladener Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern vertraut sein und die Lorentzkraft kennen. Von Vorteil kann es sein, wenn Sie außerdem das Induktionsgesetz bereits kennen. Zur Messung und Auswertung steht an jedem Arbeitsplatz ein Notebook zur Verfügung. Erste Erfahrungen im Umgang mit Excel bzw. LibreOffice Calc sind sehr hilfreich. Bringen Sie zur Sicherung der aufgenommenen Daten am besten einen USB-Stick mit.