Allgemeines:
Die Arbeitsgemeinschaft PHYSIK des Gymnasiums St. Mauritz wurde 1994 gegründet mit dem Ziel, allen besonders an physikalischen Fragestellungen interessierten Schülern und Schülerinnen Freiraum und Arbeitsmöglichkeiten zu bieten.
Im momentanen Entwicklungszustand richtet sich das Angebot an die Jahrgangsstufen 11 bis 13. An eine Ausweitung auf die Mittelstufe ist bereits gedacht.
Die Arbeitsgruppe umfaßt zur Zeit ca. 10 Mitglieder mit fluktuierender Beteiligung. Je nach saisonal bedingter Belastung durch Klausuren o.ä. oder auch Lust an der Sache treffen wir uns ein bis zweimal die Woche im Physikraum oder im eigens eingerichteten PhysikAG-Keller der Schule, wobei momentan allerdings ein kleines Tief zu überwinden ist.
Mitglieder (aktive und jetzt z.T. passive oder ausgeschiedene) der AG: (alphabetical order)
Constanze Beller
Wolfgang Busch
Sebastian Gerwinn
Wendelin Giesenkamp
Esther Maria Guggenmoos
Hendrik Hagedorn
Alexander Henke
Tim Hundertmark
Eva Lütkebohmert
Elisabeth Mahn
Benedikt Plitt
Stephanie Schulte
Maria Taige
Georg Wittkampf
Nino Zippelius
AG-Leiter : Thomas Altmeyer
PROJEKTE
Projekt P1:
Wir setzten uns zum Ziel, die Elastizität eines Fahrradschlauchs
zu untersuchen. Insbesondere interessierte uns die Abweichung
vom Hookschen Gesetz.
Nach Aufnahme mehrerer Dehnungskurven beschlossen wir aber einstimmig,
daß dieses Thema wohl doch nicht so 'spannend' ist.
Das Ende von P1!
Projekt P2:
Dieses Projekt war ausgesprochen lohnend und auch erfolgreich. Es behandelte das Thema
TEILCHENFALLEN
Was ist eine Teilchenfalle?
Bei der Untersuchung von Atomen stören bei genaueren Messungen
die Einflüsse der Eigenbewegung die Güte der Messergebnisse.
Es ist deshalb das Ziel der experimentellen Atomphysiker, Atome
bzw. genauer Ionen auf engem Raum einzusperren, wo sie dann für
weitere Experimente 'zur Verfügung stehen'.
In unserer AG können wir natürlich nicht mit den Profis mithalten und haben uns deshalb ein wesentlich weniger ehrgeiziges Projektziel gesetzt. Es sollte mit schuleigenen Mitteln - also experimentelle Hilfsmittel, wie sie die Sammlung unserer Schule zur Verfügung stellt und evtl. noch einigen zusätzlichen Bauteilen, die wir selber herstellen können - eine Falle für geladene Staubteilchen (also keine Ionen oder Elektronen) gebaut werden.
Für die prinzipielle Arbeitsweise einer Falle muß man wissen, daß man mit statischen elektrischen Feldern, also Feldern, die sich mit der Zeit nicht ändern, keine Fallen bauen kann. Dies ist ein allgemeines Resultat aus der mathematischen Physik.
Man benötigt also ein Wechselfeld. Aber auch ein Wechselfeld besitzt kein permanentes Potentialminimum, in dem man ein geladenes Teilchen fangen könnte. Ein Ausweg aus der Misere wird im folgenden Bild durch ein mechanisches Analogon dargestellt. (Lit. 1)
Man stelle sich vor, die Sattelfläche rotiere um die senkrechte Achse. Die Kugel begänne dann zwar, das Tal herabzurollen, sie würde dann aber von der sich nähernden Sattelflanke wieder in die alte Lage zurückgeschoben.
Diese mechanische Situation wird in einer Paul-Falle durch ein zeitlich veränderliches, elektrisches Feld hergestellt.
Der für uns machbare Aufbau einer solchen Teilchenfalle wird beschrieben in Lit.2.
Das Photo zeigt einige von uns beim Bau der Falle: ('der Bautrupp')
AG-Mitglieder mit der fertigen Falle:
Dies ist eine Nahaufnahme unserer Falle:
RESULTAT:
Es ist uns gelungen, mit dieser Falle für kurze Zeit (einige Sekunden) ein Staubteilchen einzusperren (im Gegensatz zum Fahrradschlauchdehnen sehr spannend!) Das in der Falle schwebende Teilchen kann mit UV-Licht sichtbar gemacht werden, sofern man als Staub ein geeignetes Material verwendet, welches fluorisziert.
Projekt P3 (under construction)
LITERATUR
Lit 1: 'Elektromagnetische Fallen für geladene und neutrale Teilchen'
Nobel-Vortrag von Wolfgang Paul, Stockholm 1989
Physikalische Blätter Nr. 7 (1990) Seite 227 ff
Lit 2: 'Simple demonstration of storing macroscopic particles in a
Paul-Trap.'
H. Winter , H.W. Ortjohann
American Journal of Physics, 9 (1991). pp. 807
Thomas Altmeyer, 14.3.97
zurück
zur Übersicht