Sonntag, 28. Mai 2017

Fachbereich Naturwissenschaften Fritz-Karsen-Schule BerlinGrundkurs Physik (3. Semester) im Unilab

Für angehende Studenten ist es sicherlich wichtig, sich einmal den Wind einer Universität um die Nase wehen zu lassen. Der Grundkurs Physik des 3. Semesters tat dies, indem er das Unilab des Fachbereichs Didaktik der Physik an der Humboldt-Universität für außergewöhnliche Experimente nutzte.

Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern im Rahmen der Quantenphysik ist das derzeitige Thema des Grundkurses. Experimente zu diesem Thema sind sehr aufwändig, die benötigten Gerätschaften sind an der Schule entweder nicht vorhanden oder schon so betagt, dass sie nicht die gewünschten Ergebnisse liefern.

Unser Anliegen war es, Experimente zur Bestimmung der Elementarladung bzw. der spezifischen Elementarladung durchzuführen. Die Theorie dazu hatten wir im Unterricht erarbeitet und auch schon vorbereitende Experimente dazu durchgeführt. Das Team des Unilabs stellt uns nun drei Versuchsanordnungen zur Verfügung, die zum Teil schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts durchgeführt worden waren.

Im Millikan-Versuch wird die Elementarladung durch das Schweb- und Sinkverhalten von geladenen Öltröpfchen im elektrischen Feld beobachtet und gemessen wird.

Der Millikan-Versuch

Einen Abstecher in die Chemie macht man, wenn man die Elementarladung mittels der Elektrolyse bestimmt. Unter der Annahme, dass jedes Ion eines einwertigen Stoffs eine Elementarladung trägt, kann man aus der Anzahl der bei der Elektrolyse wandernden Teilchen die Elementarladung bestimmen.

Die Zutaten zur e-Bestimmung mittels Elektrolyse

Mit einem Fadenstrahlroht lässt sich die spezifische Elementarladung aus der Ablenkung der Elektronen im homogenen magnetischen Feld bestimmen.

Versuchsaufbau mit Fadenstrahlrohr

Die drei Versuchsgruppen wurden mit Laptops ausgestattet, auf denen sich die Anleitungen für die Experimente befanden; ein Internetzugang wurde ebenfalls für Recherchezwecke bereit gestellt. Die Versuchsanleitungen waren sehr ausführlich gestaltet, sodass die Gruppen ohne Anleitung durch Lehrpersonal durchgeführt werden konnten; eine technische Angestellte und ein studentischer Mitarbeiter standen zur Beratung zur Verfügung.

Das weitaus schwierigste Experiment ist der Millikan-Versuch. Auch hier hatten wir Schwierigkeiten zu einem Ergebnis zu kommen, es konnten aber immerhin schwebende und sinkende Öltröpfchen in der Kammer zwischen den Kondensatorplatten beobachtet werden. Die beiden anderen Experimente brachten zufriedenstellende Ergebnisse. Die drei Arbeitsgruppen stellten ihre Untersuchung abschließend in einer Präsentation vor.

Die Präsentationen kann man sich hier herunterladen: Fadenstrahlrohr

[Powerpoint 540 KB]
Elektrolyse [Powerpoint 1540 KB]

Wir danken dem Team des Unilab für die vorbildliche Betreuung des Experimentierpraktikums.