Verlagstext:
Experimente werden im Physikunterricht durchgeführt, um Naturphänomene zu verdeutlichen. Für die Vorbereitung solcher Schülerexperimente steht zwar eine Vielzahl von Lehrbüchern zur Verfügung, doch sieht man sich oft mit dem Problem konfrontiert, dass Experimente schwierig aufzubauen sind oder nicht wie geplant durchgeführt werden können.
Das vorliegende Buch soll eine Brücke schlagen zwischen den rezeptartigen Versuchsbeschreibungen in Lehrmittelsammlungen und vorhandenen Lehrbüchern.
AUS DEM INHALT
1 Elektrizitätsquellen 1
1.1 Innenwiderstand 1
1.2 Kurzschlussbetrieb 2
1.3 Universalnetzgerät 2
1.4 Glühlampe als Schutzwiderstand 4
1.5 Elektronisch stabilisiertes Netzgerät 4
1.6 Funktionsgenerator 5
1.7 Akkumulator 5
1.8 Kondensatoren 6
1.8.1 Folienkondensator 6
1.8.2 Elektrolytkondensator 7
1.8.3 Ultrakondensator 7
1.9 Netzgeräte für hohe Spannungen 7
1.10 Netzunabhängige Hochspannung 8
1.10.1 Reibungselektrizität mit Freihandgeräten 8
1.10.2 Historische Elektrisiermaschine 8
1.10.3 Van-de-Graaf-Generator 8
1.10.4 Influenzmaschine 9
1.10.5 Sauberkeit bei elektrostatischen Experimenten 9
1.11 Kabel 9
1.12 Schalter 11
1.13 Sicherheit im Umgang mit Elektrizität 12
1.13.1 Elektroinstallation 12
1.13.2 Berührungssicherheit 12
1.13.3 Reparaturen an Geräten für Netzspannung 13
1.13.4 Kondensatoren 14
1.13.5 Transformatorversuche 14
2 Elektrische Messtechnik 15
2.1 Einfache Messgeräte 15
2.1.1 Digitalvoltmeter(DVM) 15
2.1.2 Zeigerinstrumente 15
2.1.3 Stromzange 16
2.1.4 Widerstandsmessung 16
2.2 Oszilloskop 17
2.3 Elektronische Messwerterfassung 18
2.4 Rauschunterdrückung 18
2.5 Verstärker 19
2.5.1 Spannungsverstärker 20
2.5.2 Elektrometer-Verstärker 20
2.5.3 Stromverstärker 20
2.5.4 Leistungsverstärker 21
2.5.5 Operationsverstärker 21
2.6 Glimmlampe 24
3 Magnete 25
3.1 Permanentmagnet 25
3.2 Aufbewahrung 25
3.3 Kompassnadeln 25
3.4 Permanent magnetisierbarer Stahl 27
3.5 Reparatur von Permanentmagneten 27
3.6 Eisenfeilspäne 28
3.7 Entmagnetisierung 28
3.8 Eisenkerne 28
4 Akustik 29
4.1 Monochord 29
4.2 Chladni'sche Figuren 29
4.3 Orgelpfeifen 29
4.4 Mikrophon 30
4.5 Aufnahmegeräte 30
5 Optik 31
5.1 Fassungen und Aufbaumaterial 31
5.2 Linsen 31
5.2.1 Bikonvex-Linse 33
5.2.2 Plankonvex-Linse 33
5.2.3 Achromat 33
5.2.4 Objektiv 33
5.2.5 Okular 34
5.2.6 Linse mit variabler Brennweite 35
5.2.7 Auswahlkriterien für Linsen 35
5.3 Spiegel 35
5.3.1 Rückseitenspiegel 35
5.3.2 Oberflächenspiegel 35
5.3.3 Spiegel mit dielektrischer Beschichtung 36
5.3.4 Spiegelfassung 36
5.4 Lampen 37
5.4.1 Photometrische Größen 37
5.4.2 Halogenlampen 37
5.4.3 Gasentladungslampen 38
5.4.4 Spektrallampen 41
5.4.5 LED 42
5.4.6 Laser 43
5.4.7 Sicherheitsaspekte 43
5.5 Filter 44
5.5.1 Farbgläser 44
5.5.2 Farbfolien 45
5.5.3 Dichroitische Filter 46
5.5.4 Interferenzfilter 47
5.6 Mattglas 48
5.7 Polarisationsoptik 49
5.7.1 Polarisationsfolie 49
5.7.2 Polarisierende Strahlteiler 49
5.7.3 Verzögerungsplatten 49
5.7.4 Photographische Polarisationsfilter 49
5.7.5 Optisch aktive Materialien 50
5.7.6 Brillengläser 50
5.8 Prismen 50
5.9 Beugungsgitter 52
5.10 Flüssigkeiten mit höherer Brechzahl 52
5.11 Trübungsmittel 53
5.12 Reinigung von Optiken 53
5.13 Astronomisches Teleskop 54
6 Handwerk 59
6.1 Schrauben 59
6.2 Bohren 59
6.3 Werkzeugpflege 60
6.4 Styropor 60
6.5 Holzbearbeitung 61
6.6 Glasröhren biegen 63
6.7 Löten 64
6.8 Chemikalien und Hilfemittel 66
6.9 Photographie 68
6.9.1 Beleuchtung 68
6.9.2 Perspektive 69
6.9.3 Kameraeinstellungen 69
6.9.4 Datenkompression 71
6.9.5 Videoaufnahmen 71
7 Mechanik und Hydrodynamik 7 3
7.1 Messgeräte 73
7.1.1 Maßstäbe 73
7.1.2 Uhren 73
7.1.3 Waagen und Kraftmesser 74
7.1.4 Stroboskop 74
7.1.5 Bewegungsanalyse durch Video 74
7.2 Aufbaumaterial 75
7.2.1 Stativmaterial 75
7.2.2 Labortisch mit Gewinderaster 75
7.2.3 Kugelbahn 76
7.2.4 Höhen- und Winkelverstellung 76
7.2.5 Fäden und Drähte 77
7.3 Vakuum 78
7.3.1 Membranpumpe 78
7.3.2 Wasserstrahlpumpe 79
7.3.3 Drehschieberpumpe 79
7.3.4 Scrollpumpe 79
7.4 Strömungen 80
7.4.1 Wasser markieren 80
7.4.2 Wasserbehälter entleeren 80
7.4.3 Konstanter Wasserdruck 80
7.5 Windkanal 80
8 Wärme 83
8.1 Thermometer 83
8.1.1 Thermoelement 83
8.1.2 PtlOO 84
8.1.3 Halbleiter 84
8.2 Wärmequellen 85
8.2.1 Gasbrenner 85
8.2.2 Elektrische Heizungen 85
8.2.3 Spiritusbrenner 85
8.2.4 Brennstoffe 85
8.3 Behälter 86
8.3.1 Feuerfestes Glas 86
8.3.2 Isoliergefäße 86
8.3.3 Styroporkisten 86
8.4 Kältemittel 86
8.4.1 Eis 86
8.4.2 Kältemischung 86
8.4.3 Trockeneis 87
8.4.4 Flüssiger Stickstoff 87
8.5 Wärmekraftmaschinen 87
8.5.1 Stirlingmotor 87
8.5.2 Dampfmaschine 88
8.5.3 Dampfturbine 89
8.5.4 Peltier-Element 89
9 Experimente 91
9.1 Elektrizität 91
9.1.1 Schülerexperiment Kirchhoff-Gesetze 91
9.1.2 Anlaufstrom einer Halogenlampe 92
9.1.3 Elektromagnet 94
9.1.4 Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters 95
9.1.5 Thomson'scher Ringversuch 97
9.1.6 Induktion im Erdmagnetfeld 98
9.1.7 Schwingkreis 98
9.1.8 Hochspannungsfernleitung - berührungssicher 98
9.1.9 Elektroschweißen 100
9.1.10 Elementarladung nach Millikan 100
9.1.11 Franck-Hertz-Versuch 100
9.2 Optik 101
9.2.1 Didaktische Vorbemerkung 101
9.2.2 Optisches Justieren 101
9.2.3 Schattengrenze 102
9.2.4 Halbschatten 102
9.2.5 Diaprojektor 103
9.2.6 Tageslichtprojektor 106
9.2.7 Additive Farbmischung mit Lampen 106
9.2.8 Additive Farbmischung mit Farbkreisel 107
9.2.9 Fresnel-Beugung an Kanten 108
9.2.10 Fresnel-Beugung im Sonnenlicht 109
9.2.11 Doppelspalt-Versuch nach Young 109
9.2.12 Beugung ohne Kohärenzspalt 110
9.2.13 Fraunhofer-Beugung 111
9.2.14 Beugung mit eingebundenem Beobachter 111
9.2.15 Optimale Blende der Camera obscura 112
9.2.16 Michelson-Interferometer 112
9.2.17 Beobachtungen mit dem Prisma 113
9.2.18 Projektion des thermischen Spektrums 116
9.2.19 Sonnenspektrum nach Newton 117
9.2.20 Emissionsspektren 117
9.2.21 Beobachtung der Na-D-Linien-Dubletts 119
9.2.22 Resonanzfluoreszenz 120
9.2.23 UV-Spektrum des Quecksilbers 121
9.2.24 Fraunhofer'sche Linien im Sonnenspektrum 123
9.2.25 Ausleuchtung des Spektroskops 126
9.2.26 Lichtgeschwindigkeit 126
9.2.27 Hallwachs-Effekt 128
9.2.28 Bestimmung des Planck'schen Wirkungsquantums 129
9.3 Astronomische Beobachtungen 134
9.3.1 Beobachtungsbedingungen 134
9.3.2 Beobachtung mit dem bloßen Auge 134
9.3.3 Beobachtungen mit dem Teleskop 135
9.4 Wärme 136
9.4.1 Konvektion 136
9.4.2 Innentemperatur eines Hausmodells 136
9.4.3 Wärmetransport durch Licht 137