Grundpraktikum für das Lehramt Physik

Das Teilgebiet der klassischen Mechanik bietet einen besonders anschaulichen und meist auch intuitiven Zugang zur Physik. Es eignet sich daher besonders zur Einführung in die computergestützte Datenaufzeichnung und Weiterverarbeitung, da reale Versuchsabläufe (in Echtzeit) in Messkurven und so in Korrelationen verschiedener physikalischer Größen überführt werden. Hierbei werden Fragestellungen zu folgenden Themen behandelt: Kräfte, Bewegung, Energie und Leistung, Impuls, Rotation starrer Körper, schwingende Systeme sowie Wellen und Akustik.

Anders als in der Mechanik sind Versuche in diesem Teilgebiet der Physik weniger anschaulich, da charakteristische Größen wie elektromagnetische Felder, Ströme und Spannungen oder deren Änderung unter Normalbedingungen nicht wahrnehmbar sind. Hier sind wir vollkommen auf die Messtechnik (z.B. Digitalmultimeter, Funktionsgenerator, Oszilloskop u.v.m.) angewiesen. Ein sicherer Umgang damit und die korrekte Implementierung in ein Experiment sind somit unabdingbar. Es werden Fragestellungen zu folgenden Themen behandelt: Schaltkreise, Halbleiterdioden, komplexe Widerstände, elektrische Schwingkreise, Logikschaltungen, elektrische Felder , Magnetfelder und Induktion.

Die moderne Optik ist ein riesiges Themengebiet und reicht vom Welle-Teilchen-Dualismus über die Spektroskopie von Atomen und Molekülen bis zur Quantenoptik. Wir untersuchen hier einige grundlegende Eigenschaften von Licht und geben eine Einführung in die Messtechnik und Sensorik. Nicht zuletzt findet auch die technische Optik ihren Platz. Optische Mikroskope und Teleskope sind abbildende Systeme und erweitern den Blick in für das menschliche Auge nicht zugängliche Dimensionen. Es werden Fragestellungen zu folgenden Themen behandelt: Brechung, Beugung und Interferenz, Polarisation, Abbildende Systeme wie Mikroskope und Teleskope, spektrale Eigenschaften von Lichtquellen.

Thermodynamische Prozesse definieren unseren Alltag, sei es das Wetter, das Aufpumpen eines Fußballs (ideales Gas), das Erhitzen von Wasser für die Tasse Kaffee (Wärmekapazität, Energiezufuhr) oder auch das Heizen eines modernen Hauses mit Hilfe einer Wärmepumpe (Kreisprozesse). Obwohl unvorstellbar viele mikroskopisch kleine Teilchen (zum Beispiel Moleküle in der Luft) involviert sind, reichen im thermischen Gleichgewicht nur wenige Zustandsgrößen (wie zum Beispiel Temperatur, Druck, etc.) und stoff- bzw. materialspezifische Konstanten aus um das makroskopische Verhalten zu beschreiben. Im Umkehrschluss, kann man aus diesem Verhalten wieder Informationen über die mikroskopische Struktur erhalten. Es werden Fragestellungen zu folgenden Themen behandelt: Wärmekapazität, Ideales Gas, Kreisprozesse, Zustandsänderungen thermisches Gleichgewicht.