Das neue physikalische Grundpraktikum: 53 Themenkreise mit über 300 Vorschlägen für Experimente, 50 Tabellen, Lesezeichen mit Piktogrammen, Fundamentalkonstanten und einem Replika-Gitter
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| Hauptverfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2006
|
| Ausgabe: | 2., erw. und aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverzeichnis Seite 589-594 |
| Beschreibung: | XXIII, 608 S. graph. Darst. 1 Lesezeichen |
| ISBN: | 3540214534 9783540214533 |
Internformat
MARC
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Kapitel
I.
Grundbegriffe der Meßtechnik
Messen und Auswerten................................ 3
Physikalische Größen und ihre Einheiten................... 3
Fehler einer Messung.................................... 5
Systematische Fehler.................................... 6
Zufällige Fehler ........................................ 8
Fehlerfortpflanzung ..................................... 10
Grafische Darstellungen.................................. 11
Auswertung linearer Zusammenhänge...................... 16
Protokollführung........................................ 20
Meßunsicherheit und Statistik.......................... 23
Statistik............................................... 23
Histogramm und Wahrscheinlichkeit....................... 24
Die Gauß- oder Normalverteilung......................... 25
Meßunsicherheit des Endergebnisses....................... 26
2.1 Grundversuche mit dem Galton-Fallbrett (1/2).......... 27
2.2 Standardabweichung und Vertrauensbereich
für verschieden große Stichproben (1/2)............... 29
Kapitel
II.
Bewegungen und Kräfte
Translation und Rotation.............................. 35
Bewegungen von Massenpunkten.......................... 35
Drehbewegungen starrer Körper........................... 39
3.1 Weg-Zeit-Verlauf beim freien Fall ( 1/3)................ 41
3.2 Bestimmung der Erdbeschleunigung (1/3).............. 42
3.3 Energieerhaltungssatz (1/3).......................... 43
3.4 Beziehung zwischen Winkel und Zeit
unter Einwirkung eines Drehmomentes ( 1/3)........... 43
3.5 Beziehung zwischen Drehmoment
und Winkelbeschleunigung (1/3)...................... 43
Inhaltsverzeichnis
4. Stoßprozesse ........................................ 45
Impuls- und Energieerhaltungssatz......................... 45
Kugelpendelkette....................................... 46
4.1 Stöße zweier Kugeln (1/3)........................... 47
4.2 Kugelpendelkette (1/3).............................. 48
4.3 Kugelpendelkette mit Störungen (1/3)................. 50
5. Harmonische Schwingungen........................... 52
Schwingungen eines Federpendels......................... 52
Fadenpendel (Mathematisches Pendel)..................... 54
Physikalisches (physisches) Pendel........................ 55
Reversionspendel ....................................... 56
5.1 Federpendel (1/1) .................................. 58
5.2 Fadenpendel (Mathematisches Pendel) (1/1)............ 59
5.3 Physikalisches Pendel (1/1).......................... 62
5.4 Reversionspendel ( 1/1 ).............................. 63
6. Gekoppelte Schwingungen............................. 66
Gekoppelte Pendel...................................... 66
Bewegungsgleichungen der gekoppelten Pendel ............. 68
Lösung der gekoppelten Differentialgleichungen............. 69
6.1 Gekoppelte Pendel mit Federkopplung ( 1/1 )............ 72
6.2 Gekoppelte Pendel mit Gewichtskopplung (1/1)......... 73
6.3 Kopplung zwischen Dehnung und Drehung
einer Schraubenfeder (1/3)........................... 73
7. Gedämpfte und erzwungene Schwingungen .............. 75
Pohlsches Rad.......................................... 75
Freie, gedämpfte Schwingung............................. 77
Erzwungene Schwingungen .............................. 79
7.1 Gedämpfte Schwingung (1/2)........................ 81
7.2 Erzwungene Schwingung (1/2)....................... 82
8. Trägheitsmoment .................................... 83
Drehbewegungen und Trägheitsmomente................... 83
Trägheitsmomente bei parallelen Drehachsen................ 84
Trägheitstensor......................................... 85
8.1 Trägheitsmomente aus Drehschwingungen ( 1/1 )........ 86
8.2 Gleichmäßig beschleunigte Drehbewegungen (1/1)...... 88
Inhaltsverzeichnis
XI
k Kapitel
III.
ll Deformierbare Körper und Akustik
9. Elastizität........................................... 93
Elastizität und Hookesches Gesetz......................... 93
Durchbiegung von Stäben................................ 94
Verdrillung von Stäben und Drähten....................... 95
Querkontraktion, Poissonsche Zahl........................ 96
Inhomogene und anisotrope Körper........................ 97
Elastische Hysterese und Fließvorgänge.................... 98
9.1 Drahtdehnung (1/2)................................. 98
9.2 Biegung zweiseitig aufliegender Stäbe (1/2)............ 99
9.3 Messung des Elastizitätsmoduls anisotroper
oder inhomogener Stoffe ( 1/2) ....................... 100
9.4 Elastische Hysterese und Fließvorgänge ( 1/2)........... 101
9.5 Biegung einseitig eingespannter Stäbe (1/2)............ 102
9.6 Torsionsschwingungen und Schubmodul (1/2).......... 102
10. Zähe Flüssigkeiten ................................... 104
Flüssigkeiten........................................... 104
Viskosität oder Zähigkeit................................. 104
Strömung in engen Röhren; Kapillaren..................... 106
Strömung um eine Kugel................................. 107
10.1 Zähigkeit nach der Kugelfallmethode (1/2)............. 108
10.2 Temperaturabhängigkeit der Zähigkeit (1/2)............ 109
11. Oberflächenspannung und Kapillarität.................. 111
Spezifische Oberflächenenergie und Oberflächenspannung..... 111
Oberflächenspannung an gekrümmten Oberflächen........... 112
Kapillarität............................................. 113
Grenzflächenspannungen und Randwinkel.................. 113
11.1 Lamellen-Abreißverfahren ( 1/3)...................... 114
11.2 Kapillaren-Steighöhenmethode (1/3).................. 115
11.3 Luftblasenmethode (1/3) ............................ 116
11.4 Stoff- und Temperaturabhängigkeit (1/3)............... 117
12. Schallwellen und Akustik.............................. 118
Wellen und Schall....................................... 118
Stehende Wellen und Eigenschwingungen.................. 120
Elastische Wellen....................................... 121
Schallwellen und adiabatische Vorgänge.................... 121
Grundbegriffe der Akustik................................ 122
12.1 Bestimmung der Schallgeschwindigkeit (2/3)........... 125
12.2 Physiologische Akustik (1/3)......................... 127
XII Inhaltsverzeichnis
13. Ultraschall.......................................... 130
Erzeugung und Nachweis von Ultraschall................... 130
Elastische Wellen in deformierbaren Materialien............. 131
Schallwechsel- und Schallstrahlungsdruck, Energiedichte..... 132
Schallintensität......................................... 133
Schallreflexion, Schalldurchlässigkeit...................... 134
Wirkungen von Ultraschall hoher Leistung.................. 135
13.1 Schallwellenlänge und-geschwindigkeit in Wasser (1/3) . 136
13.2 Schallstrahlungsdruck (2/3).......................... 138
13.3 Qualitative Experimente mit Ultraschall (2/3)........... 139
ƒ
Kapitel
IV.
Vielteilchensysteme und Thermodynamik
14. Thermische Grundversuche............................ 145
Temperatur und thermische Ausdehnung ................... 145
Kalorische Grundgleichung, Wärmekapazitäten.............. 146
Wärmemengen und Energiesatz........................... 147
Atomistische Betrachtung................................ 147
Schmelz- und Verdampfungswärmen....................... 149
Wärmeleitung, Thermohaus .............................. 150
14.1 Spezifische Wärmekapazität fester Körper (1/2)......... 151
14.2 Schmelz- und Verdampfungswärme von Wasser (1/2)___ 152
14.3 Wärmeausdehnung fester Stoffe (1/2)................. 153
14.4 Volumenausdehnung von Flüssigkeiten (1/2) ........... 154
14.5 Wärmeleitung (Thermohaus) (1/2).................... 155
15. Statistische Mechanik auf einem Luftkissentisch .......... 158
Vielteilchensysteme..................................... 158
Barometrische Höhenformel.............................. 159
Boltzmann-Verteilung ................................... 160
Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung................... 161
15.1 Translation auf der schiefen Ebene (1/2)............... 162
15.2 Barometrische Höhenformel (1/2) .................... 164
15.3 Druckverteilung in einem Gebäude (1/2)............... 165
15.4 GeschwindigkeitsVerteilung eines Modellgases (1/2)..... 165
16. Luftdichte, Dampfdruck, Luftfeuchte.................... 166
Zusammensetzung von Luft.............................. 166
Reduktion der Dichte auf Normalbedingungen .............. 167
Dampfdruck von Flüssigkeiten............................ 169
16.1 Luftnormdichte (1/1) ............................... 170
16.2 Dampfdruck von Wasser (Niederdruckbereich) (1/2)..... 172
16.3 Dampfdruck von Wasser (Hochdruckbereich) (1/2)...... 174
Inhaltsverzeichnis XIII
17. Ideale und reale Gase................................. 176
Ideale Gase............................................ 176
Adiabatenexponent nach kinetischer Gastheorie ............. 178
Reale Gase............................................. 179
17.1 Adiabatenexponent aus
Expansions
versuch (1/2)........ 181
17.2 Adiabatenexponent aus Schwingungsversuch (1/2)...... 182
17.3 Präzisionsmessung des Adiabatenkoeffizienten (1/2)..... 184
17.4 Messung des Joule-Thomson-Koeffizienten (1/2)........ 185
18. Thermodynamische Prozesse in einem Heißluftmotor...... 187
Stirlingscher Kreisprozeß ................................ 187
Stirlingmaschine als Heißluftmotor........................ 189
Wirkungsgrad beim Heißluftmotor......................... 190
Stirlingmotor als Kältemaschine und Wärmepumpe.......... 192
18.1 pF-Diagramm und Wirkungsgrad
bei elektrischer Heizung (2/3)........................ 193
18.2
рУ
-Diagramm
und Wirkungsgrad
bei Heizung mit Spiritusbrenner (2/3)................. 195
18.3 Belastung und Gesamtwirkungsgrad (1/3).............. 196
18.4 Kältemaschine und Wärmepumpe (1/3)................ 197
Kapitel
V.
Gleich- und Wechselstromkreise
19. Widerstände, Ohmsches Gesetz......................... 201
Elektrische Grundgrößen................................. 201
Elektrischer Widerstand.................................. 202
Temperaturabhängigkeit des Widerstandes.................. 203
Strom- und Spannungsmessung........................... 203
19.1 Kennlinien von Widerständen (1/2)................... 204
19.2 Lineare und logarithmische Potentiometer (1/2)......... 205
19.3 Temperaturabhängigkeit von Widerständen (1/2)........ 206
20. Gleichspannungsschaltungen, Kirchhoffsche Regeln....... 208
Kirchhoffsche Regeln.................................... 208
Wheatstone-Brücke ..................................... 209
Batterie als Spannungsquelle ............................. 209
Kondensatoren im Gleichstromkreis ....................... 210
20.1 Instrumenten-Innenwiderstände
und Änderung der Meßbereiche (1/2) ................. 211
20.2 Widerstandsmessung mit Wheatstone-Brücke ( 1/2)...... 213
20.3 Ausgangsspannung und Innenwiderstand
einer Batterie (1/2)................................. 214
20.4 Kondensator im Gleichstromkreis ( 1/2)................ 215
XIV Inhaltsverzeichnis
21. Messungen mit einem Oszilloskop....................... 217
Aufbau und Funktionsweise des Kathodenstrahloszilloskops ... 217
Überlagerangsellipsen zweier Wechselspannungen........... 221
Messung von Phasendifferenzen........................... 222
21.1 Grundfunktionen des Oszilloskops (1/3)............... 223
21.2 Zeit- und Frequenzmessung (1/3)..................... 224
21.3 Lissajous-Figuren - Gleiche Frequenzen (1/3).......... 224
21.4 Lissajous-Figuren - Ungleiche Frequenzen (1/3)........ 225
22. Wechselspannungen.................................. 227
Zeitverläufe, Scheitel- und Effektivwerte................... 227
Ohmscher, kapazitiver, induktiver Widerstand............... 228
Komplexe Darstellung von Wechselspannungen
und Wechselstromwiderständen ...................... 229
Innenwiderstand einer Wechselstromquelle.................. 229
Tiefpaß................................................ 230
Schwingkreis, erzwungene Schwingungen.................. 231
Gleichrichter und Verstärker.............................. 232
22.1 Effektiv- und Scheitelwert (1/3)...................... 232
22.2 Innenwiderstand und Leistungsabgabe einer Wechsel¬
stromquelle (1/3)................................... 233
22.3 Tiefpaß (1/3)...................................... 233
22.4 Schwingkreis (1/3)................................. 234
22.5 Gleichrichterschaltungen (1/3) ....................... 234
22.6 Strom-Spannungs-Kennlinie einer Diode (1/3).......... 235
23. Speicheroszilloskop...................................236
Digital-Speicheroszilloskop............................... 236
Betriebsarten eines Speicheroszilloskops ................... 238
Nanodrähte mit quantisierter Leitfähigkeit.................. 239
23.1 Kondensatorentladung und -aufladung (2/3)............ 240
23.2 Schalterprellung (1/3)............................... 241
23.3 Quantisierte Leitfähigkeit von Nanodrähten (1/1)........ 242
23.4 Schallgeschwindigkeit aus Laufzeitmessung (1/3)....... 243
23.5 Herzschlagmonitor (1/3)............................. 244
24. Elektrische Schwingungen............................. 245
Freie gedämpfte Schwingungen........................... 245
Erzwungene Schwingungen .............................. 247
Reihenschwingkreis: Analytische Beschreibung.............. 248
24.1 Freie gedämpfte Schwingungen (1/3).................. 250
24.2 Erzwungene Schwingung
eines Reihenschwingkreises (2/3)..................... 251
24.3 Resonanzkurvenmessung mit dem
A i -Schreiber
( 1/3) .. 253
Inhaltsverzeichnis
XV
Kapitel
VI.
Elektrische und magnetische Felder
25. Elektrische Felder.................................... 257
Feldbegriff und Felddarstellung........................... 257
Elektrische Ladung...................................... 258
Elektrische Feldstärke................................... 258
Potential............................................... 259
Potentiallinien.......................................... 260
Potentialgleichung ...................................... 261
Influenz............................................... 262
25.1 Potential und Feldlinien (1/1)........................ 263
25.2 Kräfte zwischen Ladungen, Influenz (1/3).............. 265
26. Elektronenbewegung in elektrischen
und magnetischen Feldern.............................268
Elektronen im elektrischen Feld........................... 268
Elektronen in magnetischen Feldern....................... 269
Elektronenstrahlröhre.................................... 271
26.1 Wirkungsweise und Eigenschaften
eines einfachen Kathodenstrahl-Oszilloskops (2/3) ...... 273
26.2 Messung der Elektronenstrahlablenkung (1/3).......... 275
26.3 Nachweis des erdmagnetischen Feldes (1/3)............ 276
27. Erdmagnetisches Feld................................. 277
Ursachen von Magnetfeldern ............................. 277
Messung von Magnetfeldern.............................. 278
Erdmagnetfeld.......................................... 279
Aufbau der Erde, Ursachen des Erdmagnetfeldes............ 280
27.1 Horizontalkomponente des Erdfeldes (2/3)............. 281
27.2 Inklination, Gesamtfeldstärke (1/3) ................... 283
28. Magnetische Kreise und Ferromagnetismus.............. 284
Magnetisches Feld...................................... 284
Dia-, Para-
und Ferromagnetismus......................... 285
Magnetische Kreise..................................... 289
Meßverfahren für magnetische Feldgrößen.................. 291
28.1 Grundversuche zum Transformator (1/3)............... 293
28.2 Messung der Hysteresekurve ohne Luftspalt (1/3)....... 294
28.3 Hall-Messung der Hysteresekurve mit Luftspalt (2/3) .... 295
28.4 Einfluß eines Luftspaltes (1/3) ....................... 296
28.5 Kalibrieren einer Feldplatte (1/3)..................... 297
XVI Inhaltsverzeichnis
Kapitel
VII.
Halbleiterelektronik
29. Halbleiterdioden..................................... 301
Zur Elektrizitätsleitung in Festkörpern ..................... 301
JOT-Übergang........................................... 304
Bändermodell.......................................... 305
Eigenschaften und Arten von Halbleiterdioden .............. 307
29.1 Statische Diodenkennlinien (1/3)..................... 310
29.2 Dynamische Messungen (1/3)........................ 312
29.3 Untersuchungen von Leuchtdioden (1/3)............... 312
29.4 Untersuchungen an einer Solarzelle (1/3).............. 313
29.5 Spannungsstabilisierung mit Z-Dioden (1/3)............ 313
30. Transistoren......................................... 315
Transistoren............................................ 315
Bipolare Transistoren.................................... 315
Feldeffekttransistoren.................................... 319
30.1 Quasistatische Messungen
an einem bipolaren Transistor (1/3)................... 321
30.2 Dynamische Messungen
an einem bipolaren Transistor (1/3)................... 322
30.3 Aufbau einer Verstärkerschaltung (1/3)................ 323
30.4 Verstärkung von Sprachschwingungen (1/3)............ 323
30.5 Transistor als Schalter (1/3).......................... 324
30.6 Messungen an einem Feldeffekttransistor (1/3) ......... 324
31. Operationsverstärker................................. 326
Aufbau von Operationsverstärkern......................... 326
Grundschaltungen....................................... 328
Meßtechnische Anwendungen ............................ 331
Frequenzverhalten von Operationsverstärkern............... 332
31.1 Lineare Verstärkung (1/3) ........................... 333
31.2 Mathematische Operationen (2/3)..................... 334
31.3 Anwendung als Elektrometer (1/3).................... 335
32. Simulationsschaltungen mit Operationsverstärkern........ 336
Operationsverstärker..................................... 336
Differentialgleichung 1. Ordnung.......................... 336
Differentialgleichung 2. Ordnung.......................... 338
Erzwungene Schwingungen .............................. 340
Gekoppelte Differentialgleichungen........................ 341
Analoge Simulationen................................... 341
32.1 Zerfallsgleichung (1/3).............................. 342
32.2 Schwingungsgleichung (2/3)......................... 342
32.3 Erzwungene Schwingung ( 1/3)....................... 343
32.4 Gekoppelte Pendel (1/3)............................. 344
Inhaltsverzeichnis XVII
Kapitel
VIH.
Linsen und optische Instrumente
33. Linsen.............................................. 347
Ausbreitung von Licht................................... 347
Brechung.............................................. 348
Linsen................................................. 349
Optische Abbildungen mit dünnen Linsen.................. 351
Paraxialgebiet.......................................... 353
Linsenfehler............................................ 353
33.1 Einfache Bestimmung von Linsenbrennweiten (1/3)..... 355
33.2 Bestimmung von Brennweiten nach Bessel (1/3)........ 356
33.3 Qualitative Beobachtung von Linsenfehlern (1/3) ....... 357
33.4 Messung der chromatischen Aberration (1/3)........... 358
33.5 Messung der sphärischen Aberration (1/3)............. 360
34. Optische Geräte...................................... 362
Vergrößerung und Auge.................................. 362
Lupe und
Okular
........................................ 363
Fernrohre nach
Kepler
und Galilei......................... 364
Dia-Projektor........................................... 366
Digitalkamera.......................................... 367
34.1
Kepler-
oder Astronomisches Fernrohr (1/3)............ 368
34.2 Galilei-Fernrohr (Opernglas) (1/3).................... 369
34.3 Dia-Projektor (1/3)................................. 369
34.4 Digitalkamera ( 1/3)................................. 369
35. Mikroskop: Vergrößerung............................. 371
Geometrische Optik des Mikroskops....................... 371
35.1 Gesamtvergrößerung, Objektiv,
Okular
(2/3)............ 374
35.2 Messung kleiner Längen (1/3)........................ 375
35.3 Brechzahlmessung mit dem Mikroskop (1/3)........... 376
35.4 Exakte Messung der Objektivbrennweite ( 1/3).......... 377
36. Mikroskop: Beleuchtung und Auflösung................. 378
Beleuchtungsanordnung. Aperturen........................ 378
Gesamtstrahlengang..................................... 379
Auflösung des Mikroskops............................... 382
36.1 Beleuchtung (1/2).................................. 383
36.2 Apertur der Objektive (1/2).......................... 385
36.3 Zusammenhang zwischen Auflösungsvermögen
und Objektivapertur ( 1/2)............................ 386
XVIII
Inhaltsverzeichnis
37. Dispersion und Prismenspektrometer.................... 388
Lichtbrechung und Dispersion............................ 388
Prismenspektrometer.................................... 389
Spektrales Auflösungsvermögen........................... 391
37.1 Messung des brechenden Winkels (1/3)................ 392
37.2 Dispersion von Glas (2/3)........................... 392
37.3 Prismenspektrometer (1/3)........................... 393
37.4 Brechzahl von Flüssigkeiten (1/3) .................... 393
Kapitel
IX.
Licht- und Mikrowellen
38. Wellenoptik - Beugungsversuche mit Laserlicht........... 397
Licht als elektromagnetische Welle........................ 397
Interferenz und Beugung................................. 398
Fraunhofer- und Fresnel-Beugung......................... 399
Fraunhofer-Beugung am Doppelspalt ...................... 400
Fraunhofer-Beugung am Gitter............................ 401
Fresnel-Beugung an einer Kante .......................... 402
38.1 Fresnel- und Fraunhoferbeugung (2/3)................. 402
38.2 Wellenlängenmessung aus Doppelspaltbeugung (1/3) .... 406
38.3 Wellenlängenmessung aus Gitterbeugung (1/3) ......... 407
39. Interferenz an dünnen Schichten ....................... 408
Grundbegriffe der Interferenz............................. 408
Newtonsche Ringe...................................... 409
Dünne Schichten zur Reflexionsverminderung oder -erhöhung . 410
39.1 Krümmungsradius plankonvexer Linsen (1/2)........... 411
39.2 Wellenlängenmessung mit Newtonschen Ringen (1/2) ... 411
39.3 Entspiegelungsschicht (1/1).......................... 412
39.4 Dielektrischer Spiegel (1/1).......................... 412
40. Beugung am Einfachspalt ............................. 414
Beugung am Einfachspalt................................ 414
Phänomenologische Betrachtung.......................... 415
Intensität des Spaltbeugungsbildes......................... 416
Fraunhofer-Beugung an einer Lochblende .................. 417
Kohärenzbedingung..................................... 417
40.1 Wellenlängenmessung mit einem Einfachspalt (2/3)..... 418
40.2 Prüfung der Kohärenzbedingung ( 1/3)................. 420
40.3 Prüfung der Ortsauflösungsgrenze (1/3)................ 421
40.4 Ausmessen des Spaltbeugungsbildes
mit einem
Fotomultiplier
( 1/3)....................... 421
Inhaltsverzeichnis XIX
41. Polarisation und Streuung............................. 423
Polarisiertes Licht....................................... 423
Aufbau und Funktion von Polarisatoren.................... 425
Optische Aktivität....................................... 429
41.1 Polarisation durch Reflexion (2/3) .................... 432
41.2 Halbschattenpolarimeter (2/3)........................ 433
41.3 Spezifische Drehung von Quarz (1/3) ................. 434
41.4 Saccharimetrie (1/3)................................ 434
41.5 Rotationsdispersion (1/3)............................ 435
41.6 Tyndall-Effekt (1/3) ................................ 435
41.7 Fotometrische Leistungsmessung
hinter Polarisatoren (1/3)............................ 436
41.8
Elektrooptik
von Flüssigkristallen (2/3)................ 436
42. Ausbreitung von Laserstrahlung........................ 438
Laserstrahlung mit Gaußverteilung ........................ 438
Umformung von Laserstrahlung durch Linsen............... 440
Kollimierung von Laserdiodenstrahlung.................... 442
Laserstrahl-Aufweitung mit einem Fernrohr................. 443
42.1 Messung des Strahldurchmessers und
-profils
(1/3)...... 444
42.2 Messung von Divergenz und Rayleigh-Länge (1/3)...... 446
42.3 Strahltransformation durch eine Linse (1/3)............ 446
42.4 Abbildungsgesetze der geometrischen Optik (1/3)....... 447
42.5 Aufweitung mit einem Fernrohr (1/3) ................. 447
43. Mikrowellen......................................... 448
Erzeugung und Nachweis................................ 448
Reflexion und Absorption von Mikrowellen................. 449
Polarisation durch Reflexion.............................. 450
Zirkulare Polarisation
(λ/4
-Plattensystem)
.................. 451
Totalreflexion .......................................... 451
43.1 Grundversuche mit Mikrowellen (2/3)................. 452
43.2 Michelson-Interferometer (1/3)....................... 454
43.3 Doppelspaltinterferenzen ( 1/3)....................... 456
43.4 Beugung am Einzelspalt (1/3)........................ 458
43.5 Polarisation durch Reflexion (1/3).................... 458
XX
Inhaltsverzeichnis
Kapitel
X.
Photonen, Elektronen und Atome
44. Spektren und Aufbau der Atome........................ 463
Licht und Spektren...................................... 463
Vorstellungen vom Atomaufbau........................... 463
Atommodell von Bohr................................... 465
Energien und Spektren des H-Atoms....................... 467
Elektronen als Materiewellen............................. 468
Beugungsgitter zur spektralen Zerlegung................... 469
44.1 Wellenlängenmessungen mit dem Beugungsgitter (2/3) .. 471
44.2 Gitterspektrometer (2/3)............................. 472
44.3 Spektroskopische Handversuche (1/3)................. 473
44.4 ,Take Home - Spektroskopie (1/3) ................... 475
45. Röntgenstrahlung.................................... 480
Röntgenquellen......................................... 480
Röntgenspektren........................................ 481
Moseley-Gesetz......................................... 482
Schwächung der Röntgenstrahlung ........................ 483
Bragg-Reflexion........................................ 484
Röntgengeräte.......................................... 485
Strahlenschutzhinweise.................................. 486
45.1 Wellenlängenbestimmung der K-Linien (1/3)........... 486
45.2 Ausmessen eines Röntgenspektrums (1/3).............. 487
45.3 Bestimmung der K-Absorptionskante (1/3)............. 488
45.4 Schwächungskoeffizient (1/3)........................ 489
45.5 Durchstrahlungsexperiment (1/3)..................... 489
45.6 ft.-Bestimmung aus der Grenzwellenlänge (1/3)......... 490
46. Elektronen als Teilchen und als Welle.................... 491
Elektronenstoßversuche mit Atomen....................... 491
Franck-Hertz-Röhre mit reiner Hg-Füllung.................. 492
Aufbau einer Franck-Hertz-Röhre......................... 494
Elektronenstoßröhre mit Hg-Ne-Füllung.................... 494
Äußerer lichtelektrischer Effekt........................... 496
Elektronenwellen....................................... 497
Elektronenbeugung an Kristallen.......................... 499
46.1 Elektronenstöße in reinem Hg-Dampf (2/3) ............ 500
46.2 Elektronenstöße in einer Hg/Ne-Röhre (2/3)............ 501
46.3 Plancksches Wirkungsquantum ( 1/3).................. 502
46.4 Elektronenbeugung (1/3)............................ 502
Inhaltsverzeichnis XXI
Kapitel
XL
Radioaktivität und Strahlenschutz
47. Radioaktive Strahlung................................ 507
Aufbau der Atomkerne .................................. 507
Eigenschaften radioaktiver Strahlung....................... 509
Absorption von 7-Strahlung.............................. 511
Abstandsgesetz......................................... 512
Biologische Wirkungen radioaktiver Strahlung .............. 512
Geiger-Müller-Zählrohr.................................. 514
Statistische Schwankungen bei Zählungen.................. 515
47.1 Zählrohrkennlinie und statistische Schwankungen
beim radioaktiven Zerfall (1/3)....................... 516
47.2 Prüfung des Abstandsgesetzes (1/3)................... 517
47.3 Prüfung des Absorptionsgesetzes (1/3) ................ 518
47.4 Absorptionskoeffizient und Wirkungsquerschnitt
verschiedener Substanzen für 7-Strahlung (2/3)......... 518
47.5 Messung der Totzeit eines Zählrohres (2/3)............. 520
47.6 Untersuchung von Zählstatistiken (2/3)................ 522
48. 7-Spektroskopie ..................................... 525
7-Strahlung............................................ 525
Wechselwirkung von 7-Strahlung mit Materie............... 526
Detektion von 7-Strahlung............................... 529
48.1 Spektren von 7-Quellen ( 1/2)........................ 532
48.2 Compton-Streuung ( 1/2)............................. 533
49.
α
-Strahlung und Nebelkammer........................ 535
Radioaktiver Zerfall,
α
-Strahlung.......................... 535
Zerfallsreihen .......................................... 536
Ionisationskammer...................................... 537
Nebelkammer.......................................... 539
49.1 Ionisationskammer (1/3)............................. 539
49.2 Reichweite der
α
-Strahlen in Luft ( 1/3)................ 540
49.3 Halbwertszeit von Radon-220 (1/3)................... 541
49.4 Kontinuierliche Nebelkammer (1/3)................... 541
XXII Inhaltsverzeichnis
2 Kapitel XII.
3
Digitalelektronik und Computer
50. Logische Verknüpfungen.............................. 545
Digitalschaltungen...................................... 545
Grundverknüpfungen.................................... 546
Realisierung einer NAND-Schaltung....................... 547
Grafische Programmierumgebung Lab VIEW................ 548
Einführung in die Nutzung von Lab VIEW.................. 549
50.1 Logische Verknüpfungsschaltungen (1/2) .............. 550
50.2 Grafische Programmierung logischer Verknüpfungen (1/2) 552
51. Einführung in das Arbeiten mit einem PC................ 553
Digitale Informationsverarbeitung im PC................... 553
Hardware.............................................. 554
Software............................................... 555
Erstellung von Programmen.............................. 556
51.1 Protokollerstellung mittels GUI-Programmen (1/3)...... 557
51.2 Verarbeitung und Visualisierung von Meßdaten(l/3)..... 558
51.3 Statistik und Zufallszahlen mit C++ (1/3).............. 561
52. Fourieranalyse, Signalabtastung und Signalfilterung....... 564
Periodische Signale und Fourierreihen ..................... 564
Bandbreite............................................. 565
Signal-Abtastung und Spektrenberechnung.................. 566
Gauß-Rauschen......................................... 566
Harmonische Analyse und Synthese....................... 567
Fourierspektrum von Rechteck- und Sägezahnsignalen........ 567
Erzeugung und Abtastung von Signalen mit LabVIEW....... 568
52.1 Darstellung von Signalen (1/3)....................... 569
52.2 Fourieranalyse und
-synthese
(1/3).................... 572
52.3 Fourieranalyse von Rechteck- und Sägezahnsignalen, Ab¬
tasttheorem von Shannon (1/3)....................... 574
52.4 Spektrale Filterung durch Bandpässe (1/3)............. 576
53. Ein- und Ausgabe von Meßwerten und Steuersignalen
mit dem PC ......................................... 578
Computer am Experiment................................ 578
Parallele Schnittstelle eines PC............................ 579
Analog-Digital-Wandler.................................. 580
Digital-Analog-Wandler.................................. 581
D/A-Wandler mit der Parallelschnittstelle................... 582
DA/AD-Wandler-Meßkarten für PCs....................... 583
Nutzung von PC-Schnittstellen mit LabVIEW............... 583
Bytes lesen und schreiben................................ 583
Spannungen einlesen und ausgeben........................ 583
53.1 Digitale Spannungsein- und -ausgäbe (1/2)............. 584
Inhaltsverzeichnis XXIII
53.2 Analoge Spannungsein- und -ausgäbe (1/2) ............ 585
53.3 Aufbau eines Digital-Analog-Wandlers (1/2) ........... 586
Literaturverzeichnis...................................... 589
Sachverzeichnis.......................................... 595
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| title_full | Das neue physikalische Grundpraktikum 53 Themenkreise mit über 300 Vorschlägen für Experimente, 50 Tabellen, Lesezeichen mit Piktogrammen, Fundamentalkonstanten und einem Replika-Gitter H. J. Eichler ; H.-D. Kronfeldt ; J. Sahm |
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