PHY 1 Optische Sensoren
Anwendung in Medizin, Physik und Technik
Optische Sensoren werden zusammen mit Lichtwellenleitern in der Medi-
zin, Telekommunikation, Technik und Teilchenphysik in vielfältiger Weise
eingesetzt.
Wir untersuchen zunächst die Wellenlängenanteile verschiedener Licht-
quellen (Sonne, Laser, Leuchtdioden und Glühlämpchen) mit Hilfe eines
Spektrometers. Wir studieren das Prinzip von Lichtwellenleitern und die
grundlegenden Eigenschaften von Leuchtdioden, Solarzellen und Fotowi-
derständen.
Je nach verfügbarer Zeit und Altersstufe bauen wir einfache Demonstrati-
onsexperimente zur Funktionsweise eines Regensensors, Pulsmessers,
Rauchmelders oder eines optischen Mikrofons auf.
PHY 2 Den Teilchen auf der Spur
Alles Gute kommt von oben, weißt Du auch was? Wir wollen mit Euch in
die Atmosphäre schauen und Euch zeigen, was außer den Sonnenstrah-
len noch die Ozonschicht durchdringen kann. Wir werden die Spuren der
Teilchen mithilfe eines Detektors einfangen und wollen damit herausfin-
den, aus welcher Richtung die Teilchen kommen.
Den Detektor kann man nicht nur für Teilchen aus dem Weltall benutzen,
sondern auch für Röntgenstrahlen, von denen Ihr sicherlich schon gehört
habt. Nicht nur gebrochene Knochen, sondern zum Beispiel auch die inne-
re Struktur Eures Lieblingsschmuckstücks kann man damit durchleuchten.
Wenn Du möchtest, kannst Du einen kleinen Ohrring oder einen kleinen
Kettenanhänger mitbringen und ihn mit uns unter die Lupe nehmen und
ein Röntgenbild davon mit nach Hause nehmen.
PHY 3 Rastertunnelmikroskop
Habt Ihr Euch schon einmal gefragt, ob man Atome sehen kann? Atome
sind winzig klein. Ihr Durchmesser beträgt etwa 1 Ångström, das ist der
zehnte Teil eines Millionstel Millimeters, also 0,0000000001 m. Das heißt,
ein Atom ist im Vergleich zu einem Tischtennisball in etwa so groß, wie
der Tischtennisball im Vergleich zur ganzen Erde. Keine Lupe oder ein
normales Lichtmikroskop, wie Ihr es vielleicht aus der Schule kennt, kann
etwas so Kleines abbilden.
Ein Rastertunnelmikroskop nutzt deshalb einen anderen Weg, um Atome
zu beobachten. Eine dünne Metallspitze wird über die Oberfläche bewegt,
die man untersuchen möchte, und folgt dabei deren Struktur. Das kann
man sich ein bisschen so vorstellen, wie wenn man mit einem Fingernagel
über eine raue Fläche streicht und dabei spürt, welche Stellen weiter oben
sind als andere. Daraus, wie sich die Spitze bewegt, kann dann ein drei-
dimensionales Bild der Oberfläche gewonnen werden.
Wir werden uns anschauen, wie dieses Mikroskop genau funktioniert. Au-
ßerdem werdet Ihr eine Probe so vorbereiten, dass man sie gut untersu-
chen kann, denn nur auf einer sauberen Probe sieht man deren Atome
und nicht den Staub und Dreck aus der Luft. Viel Spaß beim Beobachten
dieser winzigen Bausteine, aus denen die ganze Welt zusammengesetzt
ist!
PHY 9 Radioastronomie
Sichtbares Licht stellt nur einen sehr kleinen Teil des elektromagnetischen
Spektrums dar. Niederenergetische Radiowellen haben größere Wellen-
längen als das sichtbare Licht, und können die Erdatmosphäre daher sehr
einfach durchdringen. Dadurch sind Radioteleskope auf der Erde in der
Lage, diese auch von den am weitesten entfernten Objekten des Univer-
sums ohne nennenswerte Abschwächung zu empfangen. Astronomen er-
halten so wesentliche Informationen über die Physik und das Erschei-
nungsbild solcher Quellen im Radiolicht. Dazu gehören unter anderem ex-
treme Gebilde wie Aktive Galaxiekerne (scheinbar überlichtschnelle Mate-
riejets, gespeist durch auf ein supermassives schwarzes Loch einfallende
Materie), das Zentrum unserer Galaxie, Überreste explodierter Sterne,
Wasserstoffwolken in Galaxien, unsere Sonne oder Pulsare, um nur eine
kleine Auswahl zu präsentieren.
In diesem Versuch werden ferngesteuert mit dem Radioteleskop der
Sternwarte Bamberg (Durchmesser: 2,3 Meter) die Sonne sowie Wasser-
stoffwolken im Band unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, beobachtet.
Die Bewegung des Teleskops kann zudem über eine Webcam live mitver-
folgt werden. Der Versuch ermöglicht Einsichten in das tiefe Universum
sowie dessen unterschiedlichste, extreme Umgebungen. Wie entsteht die
gemessene Radiostrahlung? Was sagen die Spektrallinien über die Dy-
namik unserer Milchstraße aus? Wie funktioniert ein Radioteleskop eigent-
lich? Diesen und weiteren Fragen
werden wir zusammen nachgehen!