Einführung GP Physik · im Wintersemester angeboten) die Bereiche Wärmelehre und Optik....

Grundpraktikum Physik

Gebäude C6.3/6.4

Räume E.17, E.16, E.13

Zur Zeit (seit Oktober 2012) ohne Toiletten!1

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

Termine und Organisation

Beginn: Montag, 29. April 2013

Praktikumstage: Montag, Dienstag

Zeit: 14 Uhr c.t. (14.15 Uhr) bis 18 Uhr

Montag, Dienstag:

Physik GP I (2. Semester, Bachelor 10 Vers., Lehramt 7 Vers.)Physik GP III (4. Semester, Bachelor 10 Vers., Lehramt 7 Vers.)

Biophysik GP I (+ GP II 6 Vers.) und GP III (10 Vers.)

Montag:

Chemie (2. Semester, Bachelor, Lehramt, 10 Vers.)École Européenne d’Ingénieurs en Génie des Matériaux (EEIGM)(Bachelor, 10 Vers.)

Ersatztermine: Nach Vereinbarung mit Betreuer/in

Versuche werden in Zweiergruppen (manchmal Dreiergruppen) durchgeführt.

Bis zu 3 Zweiergruppen an 3 identischen Versuchsaufbauten fürChemiker/innen.

3

Physik (Bachelor) mit 1. Studiensemester im SS 2013

Wenn Sie jetzt (SS 2013) das Grundpraktikum I machen, haben Sie noch keine „Experimentalphysik I“ gehört.

Falls Sie sich das „Grundpraktikum I“ jetzt nicht zutrauen:

Grundpraktikum II im WS 2013/2014

Grundpraktikum I im SS 2014

Grundpraktikum III im SS 2015

… aber Sie können das „Grundpraktikum I“ natürlich jetzt versuchen.

4

Anmeldung zum Praktikum

Falls noch nicht on-line angemeldet:

Anmelde-Formular ausfüllen,möglichst jetzt 2-er bzw. 6-er-Gruppen bilden.

Letzte Möglichkeit, Gruppen zu bilden oder zu ändern.

Physik-Lehramt hatVorrang am Dienstag!

5

Biophysik Bachelor Grundpraktikum Teil I

In dem Studiengang Biophysik (Bachelor) ist das "Physikalische Grundpraktikum I" im Rahmen der "Experimentalphysik I" vorgesehen (1. Semester), Sie sollten aber das GP I jetzt im Sommersemester (also in Ihrem 2. Semester) durchführen.

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.

Beschluss: Sie führen jetzt im SS 3 Versuche und im nächsten WS 3 Versuche durch, um alle Gebiete abzudecken.

6

Studienbeginn vor 1. Oktober 2012

Für LAG, LAB, LAR, LAH: 7 Versuche, 5 Credit Points

Studienbeginn ab 1. Oktober 2012 Für LS1+2, LS1, LAB : 7 Versuche, 5 Credit Points

Für LPS1: 9 Versuche, 6 Credit Points

Physik Lehramt Grundpraktikum Teil I

7

Physik Lehramt Grundpraktikum Teil III

Für LAG:

Versuche: 3 4 = 7Wenn irgend möglich, alle 7 Versuche jetzt (im 4. Semester) erledigen.

8

Für LAB, LAR, LAH:

4 Versuche im 4. Semester, GP Teil IIIwird nur im SS angeboten!

Physik Lehramt Grundpraktikum Teil III

9

https://www.lsf.uni-saarland.de

Anmeldung in HIS-POS

10

Infos und Versuchsanleitungen

http://grundpraktikum.physik.uni-saarland.de

Aktuelle News

Termine

Versuchseinteilung

Versuchsanleitungen

Zusätzliche Infos zu Versuchen

Links

….

Web-Seiten des Grundpraktikums Physik:

11

12

VersuchsanleitungenVersuchsanleitungen nur als PDF-Dateien zum Download:

13

Spielregeln Grundpraktikum Physik

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.

Vorbereitung, Protokollierung und Auswertung des Versuchs in einem gebundenen DIN A4 Heft (karriert), keine losen Blätter.

Jedes Mitglied einer Versuchgruppe führt ein eigenes Protokoll.

14

Vor Beginn des Versuchs

Gespräch mit dem Betreuer/in: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.

15

Durchführung des Versuchs

16

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.

17

Auswertung und Ausarbeitung des Versuchs

Auswertung innerhalb von 3 Wochen nach Versuchsdurchführung.

Eine Einleitung mit kurzer Darstellung der physikalischen Fragestellung und des konkreten Versuchsaufbaus (keinseitenweises 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.

Falls Abtestat verweigert: Nachbesserung mit Terminvereinbarung zur Nachbesprechung.

18

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.

19

OriginLab Origin

Origin ( http://www.originlab.com/ ) 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

http://www.hiz-saarland.de/informationen/arbeitsplatz/verfuegbare-software-lizenzen/origin/

20

„Virtueller“ Vorversuch

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 http://grundpraktikum.physik.uni-saarland.de/Fehler_SS13.htm

Zählt als zusätzlicher „Versuch“ mit An- und Abtestat.

Fehlerrechnung

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 14. Mai 2013 im Grundpraktikum ab.

21

Den Schein (und Credit Points) gibts

nach Abtestaten für alle Versuche

22

Sicherheit im Praktikum

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.

Elektrischer Strom

Elektrische Wechselspannungen (50 Hz) über 50 Volt undGleichspannungen über 100 Volt sind lebensgefährlich.

23

Grundsätzlich:Erst Hirn, dann Versuch einschalten!

24

Sicherheit im PraktikumLaser

25

Laser

Eintrittspupille: D=7 mm

Abbildung: D=15 µm

Beispiel: Eine Energiedichte von 1 mW/cm2 (etwa 50% des Grenzwertes eines Lasers der Klasse 2) an der Eintrittspupille wird verdichtet zu 200 W/cm2 auf der Netzhaut.

Wirkung der Laserstrahlung auf das Auge

26

Schäden können entstehen durch

direkten Strahl reflektierten Strahl gestreuten Strahl

27

Laser-Klasse Eigenschaften Erläuterung

1µW-Bereich, Grenze abhängig von Wellenlänge(CD/DVD-Player)

ungefährlich für Auge und Haut

1MµW-Bereich/Pupille, Grenze abhängig von Wellenlänge; Gesamtleistung < 0.5 W

ungefährlich für die Haut, Gefahr für das Auge durch optische Instrumente

2 1 mW; 400-700 nm (Laserpointer)

ungefährlich für die Haut, Auge: sicher durch Lidschlag oder Abwendung

2M1 mW/Pupille, 0.25s,400-700 nmGesamtleistung < 0.5 W

ungefährlich für die Haut, Gefahr für das Auge durch optische Instrumente

3R

5xKlasse 2; 0.25 s, 400-700 nm (5 mW)5xKlasse 1; 100s, wenn unsichtbar

ungefährlich für die Haut, gefährlich für das Auge

3B > 3R, max. 0.5 W bedingt gefährlich für die Haut, gefährlich für das Auge

4 > 3B gefährlich für Auge und Haut, Brandgefahr

Laser-Klassen

28

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.

Verhalten im Laserbereich

29

Sicherheit im Praktikum

Handhabung nur mit Schutzbrille und Handschuhen.

Ein- und Umfüllen nur unter Aufsicht des/der Betreuers/in.

Flüssiger Stickstoff

30

Sicherheit im PraktikumRadioaktivität und Röntgenstrahlung

Alle benutzten radioaktiven Präparate und Röntgengeräte sind für Ausbildungsbetrieb zugelassen.

Trotzdem: Keine Versuche mit Radioaktivität und Röntgenstrahlung für schwangere Frauen.

31

… und schließlich

… viel Spass im Praktikum

32