Anmeldung und Ablauf R?ume und Assistenten Terminliste

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Testatkarten und Scheine Versuche

Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum (für Physik Bachelor/Master und Lehramt) sowie

Methoden der Materialanalytik (für Materials Science and Engineering MSE)

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Das FP ist Bestandteil der Studieng?nge Physik Bachelor/Master, Materials Science and Engineering Bachelor und Physik Lehramt.

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Alle aktuellen Ankündigungen über Anmeldung zum FP, Vorbesprechung sowie die Terminliste und Informationen über die Versuche und die betreuenden Assistenten finden?Sie auf dieser Website.

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Hinweise zum Elektronikpraktikum für Physik Bachelor:?

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Raum: 124 Physik Nord (9:00 – 15:00)

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/de/fakultaet/mntf/physik/groups/exp1/lehre/elektronikpraktikum

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Ansprechpartner: Andreas H?rner

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(30.11.2023):

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Die Anmeldung für das FP im SS2024 ist ab sofort m?glich.

Die Anmeldung erfolgt elektronisch per Email an: matthias.schreck@physik.uni-augsburg.de

Die Email sollte exakt (!!) die folgende Form besitzen:

Im Betreff:???????? ?Anmeldung zum FP im SS2024“

In der Email:???? ?Name“

?????????????? ? ? ? ? ?? ?Vorname“

????????????? ? ? ? ? ? ? ?Matrikelnummer“

????????????????????????? ?Email-Adresse“

????????????????????????? ?Telefonnummer“ (optional, für kurzfristige Mitteilungen der Versuchsbetreuer)

???????????? ? ? ???????? ?PB“ oder ?PM“ oder ?LA“ oder ?MaWi“ oder ?MSE“ (für den Studiengang)

???????????? ? ? ???????? ?Gruppenpartner / partnerin“ (optional und nur sinnvoll wenn bereits gegenseitig abgesprochen)

Weiterer Text in der Email ist nicht erforderlich.

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Die Vorbesprechung (Regeln, Einteilung von 2er Gruppen) findet am 07.02.2024 um 17:30 im H?rsaal 1003 T statt.

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Aktuelles (25.03.2024):

Die Einteilung der Termine für das SS2024 ist erfolgt.

Ab sofort k?nnen nach Rücksprache mit den Assistentinnen/Assistenten Termine verlegt (vorgezogen) und Experimente durchgeführt werden.

Anmeldung:

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Die M?glichkeit zur Anmeldung für das folgende Semester wird ab Mitte des vorhergehenden Semester auf dieser Seite (s.o.Aktuelles) angekündigt.

Das FP wird dezentral verwaltet, d.h. es ist?keine zus?tzliche Anmeldung im STUDIS?durch die Studenten vorzunehmen!!

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Vorbesprechung:

In der?letzten Woche der Vorlesungszeit?gibt es eine Vorbesprechung, bei der 2er-Gruppen gebildet werden.
(Termin und Ort werden auf dieser Seite bekannt gegeben)

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Ablauf / Regeln:

• Innerhalb von 1 Semester sind bis zu?12 Versuche durchzuführen (abh?ngig vom Studiengang).
• Alle?Versuche werden von der Praktikumsleitung zugeteilt. Bei Versuchen mit der Datumsangabe 00.00 ist der Termin für die Durchführung direkt mit dem Assistenten zu vereinbaren.
• Versuche mit konkreter Termineinteilung k?nnen nach Rücksprache mit dem jeweiligen Versuchsbetreuer verlegt werden (z.B. in die Semesterferien).
• Alle Versuchsanleitungen stehen in elektronischer Form zum Download zur Verfügung.
• Bewertung der Versuche: Je maximal 5 Punkte für Vorbereitung, Durchführung, Ausarbeitung, Abschlussbesprechung (gesamt max. 20)
• Mindestpunktzahl für das Bestehen eines Versuchs: 12
• Bei ungenügender Vorbereitung kann der Versuch nicht durchgeführt werden. Im Wiederholungsfall sind alle Versuche des laufenden Semesters zu wiederholen.
• Jede Gruppe fertigt ein gemeinsames Protokoll?an (bei 3er Gruppen ist ein weiteres Protokoll ohne Auswertungsteil erforderlich). Dabei ist ein Textverarbeitungsprogramm zu verwenden.?Ein Ausdruck?ist beim Betreuer abzugeben. Gleichzeitig ist eine elektronische Version (FORMAT: pdf) einzureichen.?Diese wird mit Hilfe einer?Plagiatsoftware?geprüft!!
• Bei Durchführung, Auswertung und dem Erstellen des Protokolls sind stets die Regeln der ?Guten wissenschaftlichen Praxis“ einzuhalten.??? Gute_wissenschaftliche_Praxis ???? Good_scientific_praxis
• Für die Ausarbeitung des Protokolls sind 2 Wochen vorgesehen (Semesterferien z?hlen dabei nicht). Bei versp?teter Abgabe kann der Assistent pro Woche einen Punkt abziehen.
• Nach 2 Monaten muss der Assistent die Ausarbeitung nicht mehr akzeptieren. Der Versuch gilt dann als nicht bestanden und es muss ein Alternativ-Versuch durchgeführt werden.
• Das Praktikum muss in den?ersten 5?Wochen des nachfolgenden Semesters (Vorlesungszeit) abgeschlossen sein. Die STUDIS-Eintragung erfolgt in der 6. Vorlesungswoche. Ist bis zu diesem Zeitpunkt die Testatkarte nicht abgegeben worden so erfolgt der Eintrag erst ein Semester sp?ter!!!
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Für Physik?Bachelor:?Die 12 Versuche gliedern sich in 7?Standard-FP-Versuche?und ein Elektronikpraktikum (5 Tage am Stück in der 2. Woche der Semesterferien). Für Details zum Elektronikpraktikum siehe:

/de/fakultaet/mntf/physik/groups/exp1/lehre/elektronikpraktikum

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Hinweis zur Nutzung von Software für Auswertung und Kurvenfit:?Studenten der Uni Augsburg haben hier die M?glichkeit die Origin-Software zu verwenden. Details zum Zugang zu dieser Software finden sich u.a. auf der Seite der Fachschaft Physik.

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Ein kurze Einführung in das Programm mit der Beschreibung einfacher Kurvenfits findet sich unter? Origin-Tutorial (.pdf)

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Termine zum Fortgeschrittenenpraktikum SS2024 (Stand 25.03.2024)

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Zu FP2,?18, 30:?schlie?en sich terminlich gegenseitig aus???

Zu FP2, 18, 30: Bitte vor dem Versuch für die Strahlenschutzunterweisung? Wolfgang.Reiber@physik.uni-augsburg.de kontaktieren!!

Bei?00.00.?bitte Termin selbst mit Betreuer vereinbaren.

Beginn:? alle Versuche beginnen um 9:00

Assi-Liste (07.02.2024)

(*) only English speaking

Abgabe der Testatkarten:

Am Lehrstuhl EPIV (Sekretariat Raum 477N oder
M. Schreck Raum 476N)?
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STUDIS-Eintrag:

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im SS: ? ? ? ? ? ?ab Ende Mai
im WS: ? ? ? ? ? ab Ende November

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Notenschlüssel (Note - ab Punktzahl):

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• MaWi (Bachelor 8 Versuche): 1,0 (153), 1,3 (147), 1,7 (140), 2,0 (133), 2,3 (127), 2,7 (120), 3,0 (113), 3,3 (107), 3,7 (100), 4,0 (93)
• Physik (Bachelor 12 Versuche): 1,0 (230), 1,3 (220), 1,7 (210), 2,0 (200), 2,3 (190), 2,7 (180), 3,0 (170), 3,3 (160), 3,7 (150), 4,0 (140)
• Physik (Master 6 Versuche):1,0 (115), 1,3 (110), 1,7 (105), 2,0 (100), 2,3 (95), 2,7 (90), 3,0 (85), 3,3 (80), 3,7 (75), 4,0 (70)
• LA (8 Versuche): ?1,0 (153), 1,3 (147), 1,7 (140), 2,0 (133), 2,3 (127), 2,7 (120), 3,0 (113), 3,3 (107), 3,7 (100), 4,0 (93)

FP1: Ultraschall?
Dieser Versuch vermittelt einen elementaren Zugang zum Einsatz von Ultraschall in der Materialforschung. Neben der Vielzahl technischer Anwendungen in der Medizin, Nachrichtenelektronik, Werkstoffprüfung usw. dienen Ultraschallmessungen vor allem der Untersuchung wichtiger Stoffkenngr??en eines Festk?rpers wie z.B. seiner Elastizit?t. Physikalisch erh?lt man damit auf sehr direktem Wege detaillierte Informationen über die Bindungseigenschaften sowie deren Abh?ngigkeit von der Kristallorientierung, Temperatur, dem Druck und den ?u?eren elektrischen/magnetischen Feldern. Im vorliegenden Experiment werden nun mit Hilfe einer einfachen Messanordnung temperaturabh?ngige Schallgeschwindigkeitsmessungen an zwei verschiedenen Materialien vorgenommen, wobei eines einen magnetischen Phasenübergang durchl?uft. Hierbei wird die erstaunliche Erfahrung gemacht, da? dieser Phasenübergang – obwohl er nur von den Leitungselektronen vollzogen wird – die elastischen Eigenschaften des Metalls drastisch ?ndert.
Material zu FP01 (.pdf)

FP2: Energieverlust von Alphateilchen
Mit diesem Versuch erlernen die Studenten ein grundlegendes Verfahren aus dem Bereich der Nuklearen Festk?rperphysik, mit dem Folien- bzw. Dünnfilmdichten und -dicken bestimmt werden k?nnen. Dies geschieht mit Hilfe des bekannten bzw. berechenbaren Energieverlusts, den ein Alphateilchen erleidet, wenn es mit hoher Energie in die Oberfl?che eines Festk?rpers eindringt. Darüberhinaus wird die Wechselwirkung schneller Alphateilchen mit einem gasf?rmigen Target untersucht.

Der theoretische Teil des Versuchs umfa?t eine Betrachtung der grundlegenden Modelle über den Kernaufbau der Materie, mit Hilfe derer der Alphazerfall verstanden werden kann. Darüberhinaus werden die verschiedenen Theorien (Bethe-Bloch-, LSS-, ZBL-Theorie) behandelt, mit denen der Energieverlust sowie die Energie- und Winkelstreuung von Ionen in Materie beschrieben werden k?nnen. Die Funktionsweise von Halbleiterdetektoren und eines Vielkanalanalysators werden theoretisch und praktisch erlernt. Zudem findet eine Einführung in den Umgang mit radioaktiven Pr?paraten statt..
Material zu FP02 (.pdf)
Material zu FP02_Strahlenschutz (.pdf)

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FP3: Paramagnetismus und Suprafluidit?t
Bei 2,177 K geht flüssiges?⁴He von der normalfluiden in die suprafluide Phase über. Dies ist der sogenannte λ-?bergang. Ziel des Versuchs ist es, das Verhalten der W?rmekapazit?t c(T) von?⁴He im Bereich des λ-?bergangs zu vermessen. Hierzu wird eine paramagnetische Substanz als sekund?res Thermometer im Bereich von 1,5 K - 4,2 K gegen den Helium-Dampfdruck kalibriert. Danach kann die Kalibrierung zur Messung von c(T) verwendet werden. Der Versuch gibt einen Einblick in die experimentelle Tieftemperaturphysik. Dies beinhaltet die Erzeugung und Messung von tiefen Temperaturen sowie die Arbeit mit flüssigem Helium.

Material zu FP03 (.pdf)

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FP4:?Harmonische Messungen zur Quantifizierung von Anregungen in magnetischen Nanostrukturen (NEU)
Die Spintronik ist ein vielversprechendes Feld in der modernen Festk?rperphysik, bei dem Spin und Ladung von Elektronen gleichzeitig für die Datenverarbeitung und -speicherung eingesetzt werden. Das Feld liefert demnach wichtige Grundlagenforschung für zukünftige Computertechnologie. Harmonische Messungen geh?ren hier zu den essenziellen Methoden zur Untersuchung der Effizienz der eingesetzten Str?me, der sogenannten Spin-Orbit-Torques. In diesem Versuch werden die Studierenden in das Konzept der harmonischen Messungen zur Quantifizierung von Spin-Orbit-Torques in magnetischen Materialien eingeführt. Die Studierenden lernen die grundlegenden Prinzipien hinter diesen Messungen kennen, und wie man diese Prinzipien auf reale Anwendungen beziehen und Materialparameter wie den Spin-Hall-Winkel extrahieren kann. Die Studierenden sammeln direkte Erfahrungen mit modernen Techniken zur Charakterisierung von Spin-Orbit-Effekten, einschlie?lich der Analyse und Interpretation von Daten. Am Ende des Kurses sollen die Studierenden in der Lage sein, ihre eigenen Experimente zu planen und durchzuführen und die erzielten Ergebnisse kritisch zu bewerten.
Material zu FP04 (.pdf)

FP5: Elektronenspinresonanz (ESR)
Elektronenspinresonanz (ESR) misst die Mikrowellenabsorption magnetischer Materialien in Abh?ngigkeit vom statischen Magnetfeld. Dabei werden vom transversalen magnetischen Mikrowellenfeld magnetische Dipolüberg?nge zwischen den Zeeman-Niveaux angeregt. Die charakteristischen Gr??en der Resonanzlinien wie Intensit?t (Spinsuszeptibilit?t), Resonanzfeld (gyromagnetischer Faktor) und Linienbreite (Spinrelaxation) geben Aufschlu? über die lokalen elektronischen Eigenschaften des untersuchten Systems. Im Praktikum werden die Mikrowellen- und Lock-In-Technik erlernt und charakteristische Resonanzspektren an ausgew?hlten Materialien aufgenommen und interpretiert.
Material zu FP05 (.pdf)
Material zu FP05-Anhang (.pdf)

FP6: Fourier-Transformations-Holographie
Bildgebende Methoden geh?ren zu den m?chtigsten Instrumenten in den Naturwissenschaften. Keine andere Messung ist für uns Menschen so leicht und intuitiv zu interpretieren wie ein Bild oder gar ein Video eines Prozesses. Technisch gesehen beleuchtet man in der Bildgebung ein Objekt mit einer homogenen Belechtungsfunktion und versucht anschlie?end, die Intensit?t und/oder die Phase der ausgehenden Welle zu rekonstruieren. Im Normalfall werden für diese Rekonstruktion der Ausgangswelle Linsen verwendet, was allerdings z.B. im R?ntgenbereich, also für optische Abbildungen mit Nanometeraufl?sung, aufgrund fehlender Materialen nicht m?glich ist. In diesem Versuch werden Sie lernen, wie man durch Ausnutzen von Koh?renz und Interferenz und durch eine geschickte Wahl der Beleuchtungsfunktion auch ohne optische Elemente eine Abbildung realisieren kann. Das Experiment bildet eins-zu-eins die aktuelle Forschung an Gro?forschungs-R?ntgenquellen ab, wo sich über die Technik der linsenlosen koh?renten Abbildung Strukturen und Prozesse mit unerreichter ?rtlicher und zeitlicher Aufl?sung abbilden lassen.

Material_zu_FP06 (.pdf)

Goodman_Introduction_Fourier_Optics.pdf

FP7: Magneto-optischer Kerr-Effekt
Der schottische Physiker John Kerr entdeckte 1875, dass bei Anlegen eines elektrischen Feldes Doppelbrechung in flüssigen oder festen Dielektrika induziert wird. Dieses Ph?nomen tr?gt heute den Namen Kerr-Effekt. Bereits 1876 zeigte Kerr ebenfalls, dass sich die Polarisationsebene linear polarisierten Lichts bei Reflexion an einem magnetisierten Material um den sogenannten Kerr-Winkel dreht. Dieser magneto-optische Kerr-Effekt (MOKE) erlaubt es durch die optische Messung des Kerr-Winkels Rückschlüsse auf die Gr??e der Magnetisierung zu ziehen und ist Gegenstand dieses Versuchs.

Material zu FP07 (.pdf)

Material zu FP07_LockInDetection (.pdf)

FP8: Kernspinresonanz (NMR) (zur Zeit nicht verfügbar)
Atomkerne besitzen einen magnetischen Spin, der sich aus den Einzelspins der Nukleonen ergibt. In einem ?u?eren statischen Magnetfeld splittet das Energieniveau des Spins in mehrere Energiezust?nde auf. Durch Mikrowellenanregung kann ein ?bergang zwischen diesen Energieniveaus herbeigeführt werden. Dieser Absorptionsprozess ist die Grundlage für die Kernresonanzspektroskopie und kann als NMR-Signal detektiert werden. Aus der Lage, der Feinstruktur, der Intensit?t und der Linienbreite dieses Signals k?nnen wertvolle Informationen über die elektronische und Bindungs-Struktur von Molekülen sowie deren Lebenszeit in speziellen Zusammensetzungen gezogen und quantifiziert werden. Da für die NMR-Spektroskopie keine Fernordnung n?tig ist, stellt sie eine komplement?re Methode zu den diffraktometrischen Methoden für die Strukturuntersuchung dar.Im vorliegenden Versuch wird die Reaktionskinetik der Umesterung von Methylacetat zu Ethylacetat in Abh?ngigkeit der Katalysatorkonzentration untersucht.
Material zu FP08 (.pdf)

FP9: Magnetische und elektrische Transporteigenschaften?des Hoch-Tc-Supraleiters YBa₂Cu₃O_(7-Δ) (zur Zeit nicht verfügbar)
Der 1987 von C.W. Chu et al. entdeckte Hochtemperatursupraleiter Y-Ba-Cu-O mit einer supraleitenden ?bergangstemperatur von 92K wird in diesem Versuch hergestellt. Die supraleitenden Eigenschaften werden qualitativ (Mei?ner-Ochsenfeld-Effekt und einfrieren von magnetischen Flu?schl?uchen) und quantitativ (Bestimmung des supraleitenden ?bergangs und des kritischen Stromes durch ac-Suszeptibilit?ts- und elektrische Widerstandsmessungen im Temperaturbereich von 77K bis100K) untersucht und diskutiert.
Material zu FP09 (.pdf)

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FP10: Quasioptische Spektroskopie
In diesem Versuch wird das quasioptische Me?verfahren des Submillimeterwellen-Spektrometers (0.1 - 1 THz) untersucht. Die dabei benutzte Wellenl?nge l ~1 mm erlaubt die einfache Beobachtung sowohl von Interferenzeffekten als auch des Grenzfalls der geometrischen Optik. Es werden Experimente zur Messung von Transmission, Reflexion und Phasenverschiebung verschiedener Proben bei einer Frequenz von 140 GHz aufgebaut und durchgeführt. Im Rahmen des Versuchs sollen die elektromagnetische Eigenschaften dünner metallischer Filme und dielektrischer Proben bestimmt werden.
Material zu FP10 (.pdf)

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FP11: Infrarotspektroskopie
In diesem Versuch wird die Absorption von gasf?rmigem HCl im Wellenl?ngenbereich von ca. 1.7 ?m bis 2 ?m untersucht. Die für alle Absorptionsmessungen notwendigen Elemente des Versuchsaufbaus ( Strahlungsquelle, Monochromator, Detektor) sollten diskutiert und verstanden werden. Das Absorptionsspektrum weist mehrere Absorptionsmaxima auf, die auf die ?berg?nge zwischen diskreten Rotations- und Schwingungszust?nden zurückzuführen sind. Diese Zust?nde k?nnen quantenmechanisch verstanden werden. Durch die Auswertung der Daten k?nnen geometrische Gr??en des HCl Moleküls ( Kraftkonstante, Gleichgewichtsabstand etc.) berechnet werden. Der Versuch vermittelt zum einen exemplarisch die Grundlagen eines Absorptionsexperimentes. Zum anderen wird eine Anwendung der Quantenmechanik demonstriert. Material zu FP11 (.pdf)

FP12: Magnetische Ordnung und Lock-In-Verst?rker??(zur Zeit nicht verfügbar)
Im Versuch FP12 "Magnetische Ordnung und Lock-In-Verst?rker" werden der spezifische elektrische Widerstand und die AC-Suszeptibilit?t von Dysprosium mit Hilfe der AC-Lock-In-Technik im Temperaturbereich von 77K (4K) bis 300K untersucht. Der Versuch vermittelt auf ph?nomenologischer Basis die verschiedenen Erscheinungsformen des Magnetismus und geht ausführlich auf die beiden Me?methoden ein. Zus?tzlich wird die grundlegende Arbeitsweise des Lock-In-Verst?rkers mit Hilfe der durchzuführenden Experimente erarbeitet.
Material zu FP12 (zip)

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FP13: Langmuirsonden
Elektrostatische Sonden geh?ren zu den mit am h?ufigsten angewendeten Diagnostiken in der Plasmaphysik. Die sog. Langmuirsonde, eine der Hauptvertreter elektrostatischer Sonden, besteht dabei prinzipiell aus einer Elektrode, die in das Plasma eingebracht wird und einer Spannungsquelle. Durch Variation der Spannung, die zwischen Sondenelektrode und einer Referenzelektrode (meist die metallische Gef??wand) angelegt wird, kann eine für das jeweilige Plasma charakteristische Strom-Spannungs-Kennlinie gemessen und daraus wichtige Kenngr??en des Plasmas (Elektronentemperatur, Elektronendichte, …) bestimmt werden. Eine Modifikation der Langmuirsonde stellt die Doppelsonde dar. Durch eine entsprechende Verschaltung kann so bei fehlender Referenzelektrode eine Doppelsonden-Kennlinie gemessen und ein Plasma untersucht werden. Anhand einer Glimmentladung werden in diesem Versuch Grundlagen der Plasmaphysik behandelt und für verschiedene Parameter die jeweiligen Plasmen sowohl mit einer Langmuir- als auch mit einer Doppelsonde charakterisiert. Material zu FP13 (.pdf)

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FP14: Schallemissionsanalyse (zur Zeit nicht verfügbar)
Die Schallemissionsanalyse basiert auf der Detektion dynamischer Verschiebungen der Oberfl?che eines Festk?rpers, welche durch akustische Wellen (elastische Spannungswellen) hervorgerufen werden. Diese akustischen Wellen werden durch kurzzeitige, sehr kleine Positions?nderungen im Inneren des Materials erzeugt, die bei pl?tzlichen Spannungs?nderungen im Werkstoff (z.B. durch Rissbildung) entstehen. Im ersten Teil des Versuches wird zun?chst auf das Ausbreitungsverhalten von Lambwellen in anisotropen Werkstoffen eingegangen. Hierbei werden richtungsabh?ngige D?mpfung, Dispersion und Modenseparation untersucht. Im zweiten Teil werden diese Ergebnisse in der Anwendung zur Lokalisierung von Schallquellen im Material verwendet. Durch Verwendung eines Sensorfeldes werden Lokalisierungen von Hsu-Nielsen Quellen auf einer Platte und einem Tank aus Faserverbundwerkstoffen durchgeführt. Anschlie?end werden im dritten Teil des Versuches Proben aus Faserverbundwerkstoffen mechanisch belastet und die dabei entstehenden Schallemissionssignale aufgezeichnet.
Material zu FP14 (.pdf)

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FP15: Deterministisches Chaos?(zur Zeit nicht verfügbar)
Das Weltbild der klassischen Physik ist im Gegensatz zu dem der Quantenmechanik streng deterministisch. Nicht-lineare Systeme k?nnen jedoch auch im Rahmen der klassischen Physik irregul?res, 'chaotisches' Verhalten zeigen, soda? keine langfristigen Vorhersagen m?glich sind. Der ?bergang vom periodischen oder asymptotischen Verhalten linearer Systeme zum chaotischen Verhalten nichtlinearer Systeme weist bei vielen, zum Teil v?llig verschiedenen Systemen charakteristische Gemeinsamkeiten auf. Eine M?glichkeit für diesen ?bergang, das sogenannte Feigenbaumszenario, soll in diesem Versuch am Beispiel eines nicht-linearen Schwingkreises (Schwingkreis mit Diode oder Transistor) qualitativ und teilweise auch quantitativ untersucht werden. Ferner soll der Umgang mit Oszilloskop und Funktionsgenerator geübt werden. Voraussetzungen: Grundlagen in klassischer Mechanik, Elektrizit?tslehre bzw. Elektronik und Grundkenntnisse im Umgang mit dem Oszilloskop und dem Funktionsgenerator.
Material zu FP15 (.pdf)

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FP 16: Quantisierte Leitf?higkeit in 1D-Dr?hten (zur Zeit nicht verfügbar)
Mit einem einfachen Versuchsaufbau ist es m?glich bei Zimmertemperatur eine Quantisierung der Leitf?higkeit in quasi eindimensionalen Dr?hten zu erzeugen. Dadurch kann der nur aus Naturkonstanten bestehende und von Materialkonstanten unabh?ngige Leitwertsprung

gemessen werden. ?hnliche Ergebnisse k?nnen sonst nur mit aufwendigen Halbleiterstrukturen bei sehr tiefen Temperaturen erreicht werden.
Material zu FP16 (.pdf)
Material zu FP16-Anhang (.pdf)

FP17: Ramaneffekt
Beim Ramaneffekt handelt es sich um eine inelastische Streuung von Licht an Materie (hier: Moleküle einer Flüssigkeit). Aus den Frequenzverschiebungen des gestreuten Lichts erh?lt man die Schwingungsenergien sowie Information über die Symmetrien der Eigenschwingungen der Moleküle. Im Rahmen des Versuches werden die Grundlagen der klassischen und quantenmechanischen Beschreibung der Streuung von Licht an Materie vermittelt. Anhand eines praktischen Beispiels wird eine elementare Einführung in die Gruppentheorie gegeben und deren Nutzen für die Molekülphysik gezeigt. Bei der experimentellen Durchführung erlernt man den Umgang mit einem Ramanspektrometer, einer N2-gekühlten CCD-Kamera als extrem rauscharmem Vielkanaldetektor sowie einem HeNe-Laser als Anregungsquelle.

Material zu FP17 (.pdf)

FP18: Gammaspektroskopie
Im Praktikumsversuch Gammaspektroskopie wir für Gammastrahlerunterschiedlicher Energie der Einflu? von Photo-, Compton- und Paarbildungseffekt auf das Spektrum eines NaJ(Tl)-Szintillationsz?hlers untersucht. W?hrend der Versuchsdurchführung mu? ein Spektrometer mit Szintillationsz?hler mit der dazugeh?rigen Me?elektronik (Hochspannungsversorgung, Verst?rker, Vielkanalz?hler) bedient werden (insbesondere Eichung des Spektrometers). Schwerpunkte des Versuchs sind:

• Untersuchung der Eigenschaften eines Szintillationsz?hlers
• Aufnahme und Auswertung von Impulsh?henspektren
• Untersuchung des Absorptionsverhaltens von Gammastrahlung in Materie.

Material zu FP18 (.pdf)
Material zu FP18_Strahlenschutz (.pdf)

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FP19: Dielektrische Materialeigenschaften
Der komplexe Widerstand und die dielektrische Permittivit?t verschiedener Materialien wird in Abh?ngigkeit von Anregungsfrequenz und Temperatur gemessen. Durch den computergesteuerten Einsatz einer selbstabgleichenden Me?brücke und eines Impedanz-Analysators wird ein Frequenzbereich von 10Hz bis 1GHz (8 Dekaden) abgedeckt. Die typischen Ph?nomene in diesem Frequenzbereich umfassen den Ladungstransport durch Hüpfleitung (Ionenleiter, Halbleiter) und die dielektrische Relaxation in dipolaren Materialien (Ferroelektrika).
Material zu FP19 (.pdf)
Material zu FP19-Anhang (.pdf)

FP20: Rasterkraftmikroskopie
Die Rasterkraftmikroskopie hat in Forschung und Industrie weite Verbreitung gefunden, wenn es um die Abbildung von Oberfl?chen geht. Wird ein Rasterkraftmikroskop an Luft betrieben, so ist im Allgemeinen keine atomare Aufl?sung m?glich, jedoch k?nnen auf der Nanometer- bis Mikrometerskala Topographiebilder einer Vielzahl von Oberfl?chen erstellt werden. Damit hat diese Methode ein breites Anwendungsspektrum im technischen Bereich. Im Versuch werden die physikalischen Grundlagen der Kraftmikroskopie erkl?rt. Im Zentrum stehen Experimente mit einem kommerziellen Kraftmikroskop. Sie haben die M?glichkeit, eine selbst mitgebrachte Probe zu untersuchen.

Material zu FP20 (.pdf)

FP21: Quanteninterferenzen
Interferenzen zwischen Wellen, zuerst studiert in der klassischen Optik und Akustik, sind nicht nur von grundlegendem wissenschaftlichen Interesse sondern haben inzwischen weit verbreitete Anwendungen (Abstandsmessungen, Holographie). In der Quantenmechanik, die auf der Wellennatur der Schr?dinger Gleichung aufbaut, spielen Interferenzeffekte eine bedeutende Rolle. Ein experimentell einfach zug?ngliches System ist die Supraleitung, beschrieben durch eine makroskopische Wellenfunktion. Die dort auftretenden Quanteninterferenzeffekte k?nnen mit Hilfe des Josephson Effekt beobachtet werden.

Neben den theoretischen Grundlagen (Supraleitung, Josephson Effekt, SQUID) werden in dem Versuch Messungen zum Josephson Effekt durchgeführt und Ihre physikalische Interpretation diskutiert. Dazu werden von den Praktikanten mit einem Hoch-Tc Korngrenzen Kontakt und SQUID selbst?ndig Messungen durchgeführt. Es soll ebenfalls gezeigt werden wie man solche Josephson Elemente herstellt und wo sie zum Einsatz kommen.

Material zu FP21 (.pdf)

FP22: Ultraschallmikroskopie
Die Untersuchung von Materialien mittels elastischer Wellen im Ultraschallbereich stellt eine bildgebende, zerst?rungsfreien Methode zur volumetrischen Werkstoffuntersuchung dar. Anwendungsgebiete finden sich beispielsweise in der Medizin oder der Werkstoffprüfung, insbesondere bei der Prüfung von elektronischen Bauteilen und von Faserverbundwerkstoffen. Die akustischen Wellen dringen in das Material ein ohne es zu sch?digen und wechselwirken mit inneren Grenzfl?chen. Der Kontrast wird gr??tenteils durch ?nderungen der akustischen Impedanz des untersuchten Materials erzeugt. Risse, Abl?sungen oder Hohlr?ume im Inneren des Festk?rpers k?nnen auf diese Weise detektiert werden. In der Festk?rperphysik wird Ultraschall meist zur Bestimmung der elastische Eigenschaften eingesetzt. Im folgenden Praktikumsversuch sollen die theoretischen Grundlagen und Anwendungsgebiete der Ultraschallmikroskopie in Reflexion, realisiert auf Basis der Puls-Echo-Technik, aufgezeigt werden.
Material zu FP22 (.pdf)

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FP23: Simulation und Visualisierung von Biomolekülen (NEU)
In diesem Versuch lernen Sie, Molekulardynamik Simulationen durchzufu?hren und die Daten mithilfe einer Virtual-Reality-Brille zu visualisieren. Biomoleku?le sind komplexe dreidimensionale Strukturen. Die virtuelle Realita?t ermo?glicht es Ihnen, Biomoleku?le ra?umlich genau zu erforschen und ein tieferes Versta?ndnis der molekularen Dynamik zu gewinnen.
Material zu FP23 (.pdf)

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?FP24: Einkristallstrukturbestimmung
Die Einkristalldiffraktion ist heutzutage eine der Routinemethoden zur Strukturbestimmung von kristallinen Festk?rpersystemen, (metall)organischen und anorganischen Molekülen, Biopolymeren und Proteinen. Der Versuch soll neben den wichtigsten theoretischen Grundlagen der R?ntgenbeugung im Einkristall vor allem die praktische Durchführung einer Einkristallstrukturbestimmung vermitteln. Dies umfasst im ersten Schritt die Selektion, Pr?paration und Justage eines für die Messung geeigenten Einkristalls. Im zweiten Schritt soll anhand der an einem Image-Plate Einkristalldiffraktometer gemessenen Intensit?tsdaten die Einheitszelle und die Raumgruppe bestimmt werden. Ziel des Versuchs ist abschlie?end, ein Strukturmodell auf der Basis der zuvor gewonnenen Daten zu erstellen.
Material zu FP24 (.pdf)

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FP25: Verschr?nkte Photonen (NEU)

Quantentechnologien nutzen die besonderen Eigenschaften von Zust?nden und Vorg?ngen der Materie auf atomarer Ebene, die von den Gesetzen der Quantenmechanik kontrolliert werden. Insbesondere die Verschr?nkung von Teilchen, die dazu führt, dass getrennte Objekte nur als Gesamtzustand beschrieben und manipuliert werden k?nnen, führt zu Effekten, die der Intuition komplett widersprechen. Diese Effekte werden im Versuch anhand von verschr?nkten Photonenpaaren untersucht und ihr Verhalten mit dem von nicht verschr?nkten Photonen verglichen. Des Weiteren wird im Hong-Ou-Mandel (HOM) Effekt die Interferenz zweier ununterscheidbarer Photonen gemessen.

Material zu FP25 (.pdf)

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FP26: Pulverdiffraktometrie?(zur Zeit nicht verfügbar)
Pulverdiffraktometrie geh?rt zu den Routinemethoden zur Charakterisierung von kristallinen Materialen. Mit Hilfe von Pulverr?ntgenbeugung k?nnen kristalline Proben identifiziert (qualitative?Phasenanalyse), quantifiziert (quantitative Phasenanalyse) und die Kristallstruktur der Verbindungen bestimmt werden. Ziel dieses Versuchs ist das Beherrschen der theoretischen und vor allem der praktischen Grundlagen der?Pulverdiffraktometrie. Im Praktikumsversuch soll ein Gemisch aus drei unbekannten Phasen mittels R?ntgenbeugung eindeutig identifiziert und charakterisiert werden. Die wichtigsten Schritte, die in diesem Versuch bei der Analyse der kristallinen Probepraktisch angewendet werden, umfassen:(i) Probenvorbereitung, (ii) Messen des Pulverdiffraktogrammes, (iii) Zuordnung aller gemessenen Reflexe zu bestimmten Verbindungen unter Zuhilfenahme einer Datenbank (qualitative Phasenanalyse), (iv) Durchführung einer Rietveld-Verfeinerung der Messdaten und (v) Bestimmung der Massen?anteile der drei Phasen in der Mischung.
Material zu FP26 (.pdf)

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FP27: Elektrochemie
Elektrochemische Vorg?nge lassen sich in vielen Prozessen und Anwendungen des t?glichen Lebens finden. Als Beispiele hierfür k?nnen Korrosionsprozesse, galvanisch beschichtete Bauteile, Batterien und Akkumulatoren genannt werden. Im Versuch sollen nun die Vorg?nge in einer Kupfer-Zink-Batterie untersucht, sowie die Gültigkeit des 1. Faradayschen Gesetzes, welches übertragene Stoffmenge und geflossene Ladung in Zusammenhang bringt, nachgewiesen werden. Elektrochemische Gr??en wie etwa die Leitf?higkeit einer L?sung, k?nnen in der Analytik zur Endpunktbestimmung bei Titrationen eingesetzt werden. Dies l?sst sich beispielsweise bei der Titration von HCl mit NaOH zeigen. H?ufig treten Redox-Prozesse bei elektrochemischen Vorg?ngen auf. Mit Hilfe der cyclischen Voltametrie k?nnen Elektronenüberg?nge beobachtet und quantifiziert werden. Dazu wird im Versuch der reversible Oxidationsstufenwechsel zwischen Fe²⁺?und Fe³⁺?betrachtet.
Material zu FP27 (.pdf)

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FP28: Fluoreszenz-Spektroskopie
Die elektromagnetische Strahlung im UV/VIS Bereich hat eine Wellenl?nge von 200–800 nm (500000–12000 cm^-1). Dies entspricht der Energiedifferenz zweier elektronischer Zust?nde. Trifft elektromagnetische Strahlung, deren Energie der Energiedifferenz zwischen Grund- und Angeregtenzustand exakt entspricht, auf eine Substanz, so k?nnen Elektronen unter gleichzeitiger Absorption der entsprechenden Frequenzen in das h?here Energieniveau angeregt. Nach der Anregung durch Photonen erfolgt der ?bergang in den elektronischen Grundzustand sowohl strahlungslos, als auch durch Emission von Lumineszenzphotonen (Photolumineszenz). Die Lumineszenzprozesse werden in Fluoreszenz und Phosphoreszenz aufgeteilt. Die Kriterien der Aufteilung sind allerdings nicht immer einheitlich. Die Phosphoreszenz beschreibt Prozesse bei denen die Emission nach der Anregung noch lange anh?lt. Oft verwendet man 1ms als zeitliche Untergrenze. Fluoreszenz beschreibt demzufolge schnelle Prozesse mit weniger als 1μs Lebensdauer. Da diese Definition einerseits drei Gro?enordnungen Lücke l?sst und andererseits keinen physikalischen Bezug zum zugrundeliegenden Mechanismus aufweist, verwendet man heute h?ufiger die beteiligten elektronischen Zust?nde als Definition. Hier beschreibt die Fluoreszenz alle erlaubten ?berg?nge zwischen Niveaus mit identischem Spin (?S?=0), w?hrend die Phosphoreszenz alle Prozesse mit Spinwechsel (?S≠0), z. B. durch so genanntes ?intersystemcrossing“ beschreibt.
Material zu FP28 (.pdf)

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FP29: Festk?rper-NMR-Spektroskopie
In diesem Versuch wollen wir uns mit der Festk?rper-NMR-Spektroskopie besch?ftigen. Diese analytische Methode hat sich in den letzten beiden Dekaden zu einem enorm m?chtigen Werkzeug entwickelt und ist sowohl bei der Charakterisierung dynamischer Aspekte als auch bei der Aufkl?rung der Struktur von Festk?rpern zu einer unverzichtbaren Methode geworden. Insbesondere bei der Analyse stark fehlgeordneter oder amorpher Systeme, in denen die Standardbeugungsmethoden nur bedingt einsetzbar sind, hat die Festk?rper-NMR-Spektroskopie mittlerweile allen anderen Methoden den Rang abgelaufen. Im Praktikumsversuch werden wir uns zun?chst die Funktionsweise des Spektrometers anschauen und lernen, wie wir ein typisches Festk?rper-NMR-Experiment vorbereiten und dann auch durchführen k?nnen. Anschlie?end werden wir dann das Gelernte einsetzen, um etwas über die Strukturmotive in Phosphatgl?sern zu erfahren.
Material zu FP29 (.pdf)

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FP30: M??bauer-Effekt
Der M??bauer-Effekt, die "rücksto?freie Emission und Absorption von Gammaquanten", erm?glicht die Ausnutzung der natürlichen Linienbreiten von Gammazerf?llen. Wegen der dadurch m?glichen hohen Energieaufl?sung hat die M??bauerspektroskopie au?er in der Kernphysik in der Festk?rperphysik, im Magnetismus, in der Geologie und in den Ingenieurwissenschaften Anwendung gefunden. Im Rahmen dieses Versuches erfolgt eine Einarbeitung in die verschiedenen Hyperfeinwechselwirkungen, insbesondere des Kern-Zeeman-Effekts. Dazu wird in diesem Versuch das magnetische Hyperfeinfeld einer Eisenprobe temperaturabh?ngig bestimmt. Wir bestimmen die Abnahme der Magnetisierung mit der Temperatur sowie die Curietemperatur. Dabei wird der Unterschied zwischen der Magnetiserung und dem nur lokal am Kern vorhandenen Hyperfeinfeld deutlich. Weiterhin soll bei diesem Versuch auch der Umgang mit radioaktiver Strahlung und Grunds?tze des Strahlenschutzes geübt werden.
Material zu FP30 (.pdf)
Material zu FP30_Strahlenschutz (.pdf)

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FP31: Oberfl?chenplasmonenresonanz
Dieser Versuch behandelt die resonante Anregung von Oberfl?chenplasmonen, welche als Ladungsdichteschwingung an der Grenzfl?che zwischen einem Metall und einem Dielektrikum verstanden werden k?nnen. Dazu müssen gleichzeitig Energie- und Impulserhaltung von Photonen und Plasmonen erfüllt werden. Die Auseinandersetzung mit diesem Ph?nomen und entsprechenden Anwendungsfeldern zeigt, dass selbst an scheinbar einfachen und gut verstandenen Materialkombinationen überraschende Ph?nomene beobachtet werden k?nnen. Der optische Versuchsaufbau, welcher vor jeder Messung sorgf?ltig kalibriert werden muss, erlaubt die Untersuchung von Oberfl?chenplasmonen an verschiedenen Materialsystemen. Dabei werden sowohl Dünnschichtsysteme aus organischen Halbleitern, als auch Effekte an Flüssigkeitsgrenzfl?chen betrachtet. Durch anschlie?ende optische Modellierung mittels des Matrix-Transfer Formalismus k?nnen die gemessenen Resonanzen charakterisiert und ausgewertet werden. Dadurch lassen sich verschiedene Eigenschaften des Systems wie beispielsweise Brechungsindizes, Schichtdicken oder Konzentrationen in Flüssigkeiten bestimmen.?

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