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===Noch mehr Aufgaben zur Interferenz von Licht===
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=====6) Lichtfarben und Wellenlänge=====
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:Ein Gitter wird vom Licht einer Glühlampe beleuchtet. Hinter dem Gitter ist im Abstand von 60cm ein Schirm. ([[Optische_Gitter#Versuch:_Gl.C3.BChlampenlicht_trifft_auf_ein_Gitter|Versuchsaufbau]]) Hier die Ergebnisse:
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==Praktikum: Messen der magnetischen Ladung==__NOTOC__
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===Arbeitsauftrag===
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*Messen Sie die Nordpol- und die Südpolladung der Stabmagnete.
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*Messen Sie die magnetische Polarisation der Stabmagnete.
  
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;Material
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Bild:Gitter_Messung_80pro_mm_60cm_Spalt_schmal.jpg|Gitter mit 80 Linien pro mm
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:Stabmagnete, Netzgerät, Kabel, Spule mit 500 Windungen, Waage, Stativmaterial
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Bild:Gitter_Messung_300pro_mm_60cm.jpg|Gitter mit 300 Linien pro mm
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'''a)''' Bestimmen Sie aus den Messergebnissen die Wellenlänge von violettem, blauen, grünem, gelben und rotem Licht. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit Literaturwerten.
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;Theoretischer Hintergrund
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:a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als [[Die_Feldstärke_als_gerichteter_Ortsfaktor|Ortsfaktor]] festgelegt: <math>H=\frac{F}{Q_m}</math>
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:Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren:
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::<math>Q_m=\frac{F}{H}</math>
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:b) Die [[Die_magnetische_Feldstärke|Feldstärke]] wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: <math>H=\frac{n\, I}{l}</math>
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:Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen:
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::<math>Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}</math>
  
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'''b)''' Warum ist das Maximum nullter Ordnung weiss und nicht bunt wie die anderen?
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:c) Die magnetische Polarisation innerhalb des Magneten hängt direkt mit der magnetischen Ladung der Pole und der Feldstärke zusammen. Die [[Die_Maxwellschen_Gleichungen#Quellen_und_Senken_des_magnetischen_Feldes|Maxwellsche Gleichung der Magnetostatik]] lautet:
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::<math>\textrm{}\quad \mu_0\, \bar H \, A = Q_m = - \bar J \, A </math>
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:Man kann die magnetische Polarisation mit der rechten Seite der Gleichung bestimmen, indem man auflöst:
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::<math>-J =\frac{Q_m}{A}</math>
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:Dabei ist die Fläche A die Stirnfläche des Stabmagneten. Die magnetische Polarisation entspricht also der Flächenladungsdichte der Pole.
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[[Datei:Elektret Polarisierungslinien Polarisierungsladungen Feldlinien Gauß.png|thumb|314px|]]
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'''c)''' Zu dem Gitter mit 80 Linien pro mm:
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;Aufbau
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*Warum ist das zweite Maximum breiter als das erste?
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[[Datei:Versuchsaufbau Magnetische Ladung von oben.jpg|thumb|350px|Eine Haushaltswaage dient als Kraftmesser.]]
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*Begründen Sie, dass das zweite Maximum doppelt so breit sein müsste wie das erste. Wie breit ist demnach das dritte?
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*Das Netzgerät bildet mit der Spule und dem Ampèremeter einen geschlossenen Stromkreis.
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:Das Ampèremeter wird zur Stromstärkemessung auf "10A" gestellt, und die entsprechende Buchse für das Kabel gewählt.
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*Die Spule wird auf die Waage gestellt und der Stabmagnet mit Hilfe der Klemmen so positioniert, dass der Nord- oder Südpol innerhalb der Spule ist, der jeweils andere Pol möglichst weit weg von der Spule.
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:Bei kurzen Stabmagneten kann man das Messergebnis verbessern, wenn man zwei Stabmagnete zu einem langen Magnet verbindet.
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<br style="clear: both" />
  
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=====7) Einzelspalt=====
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;Beobachtungen
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Beleuchtet man einen schmalen Spalt mit weißem Licht, so kann man dahinter ein buntes Streifenmuster auf einem Schirm beobachten.
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Spule
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*Wie kommt es zu den wiederholten dunklen Stellen? Fertigen Sie eine Zeichnung zur Begründung an.
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*Wie kommt es zu den farbigen Rändern der hellen Stellen?
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    Windungsanzahl: 
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:Sind die hellen Stellen nach Außen hin oder zur Mitte hin rot? Begründen Sie.
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Länge in cm und m:
  
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Ein Einzelspalt hat eine Breite von genau einer Wellenlänge des einfallenden Lichtes.
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Kleiner Stabmagnet
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*Wie breit ist das nullte Maximum, oder genauer: Unter welchem Winkel ist das Maximum nullter Ordnung zu sehen?
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Abmessungen der Stirnfläche:
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Stirnfläche in cm^2 und m^2:
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          Stromstärke in A | "Masse" in g | Kraft in N
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Nordpol:                  |              |     
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                          |              |
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  Südpol:                  |              |   
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                          |              |
  
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=====8) Haaresbreite=====
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:'''a)''' Bestimmen Sie mit aus den Messergebnissen des "[[Doppelspaltversuch_(Schatten_eines_Haares)#Versuch:_Der_Schatten_eines_Haares|Haarschattenversuchs]]" die Wellenlänge des Laserlichts.
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;Alternativer Aufbau
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:'''b)''' Mit einem Laserpointer läßt man rotes Licht der Wellenlänge 650nm auf ein Haar fallen. Die Dicke des Haares hat man vorher zu 5 Hundertstel mm gemessen. Auf der 2m entfernten Wand kann man nun eine interessante Beobachtung machen.
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[[Datei:Versuchsaufbau_Messung_magnetische_Ladung.jpg|thumb|200px]]
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:Zeichnen Sie das auf der Wand sichtbare Muster in Originalgröße.
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Man kann die Kraft auch mit einem Federkraftmesser bestimmen. Das ist aber schwieriger als mit einer Waage, weil der Magnet entweder in die Spule hineingezogen oder abgestoßen wird und dabei seine Lage ändert. Andererseits sieht man dabei gut die anziehende oder abstoßende Wirkung.
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=====9) Ein Seidenschal=====
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:Ein roter Laserpointer, mit einer Wellenlänge von 630nm  wird auf einen Schal gerichtet. Drei Meter hinter dem Schal kann man folgende Beobachtung machen:
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:[[Datei:Licht_Interferenz_Schal_3m.jpg|none|thumb]]
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*Erklären Sie die Beobachtung. Welche Eigenschaften des Schals können Sie daraus berechnen?
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*Oder genauer: Bestimmen Sie die Dicke der Fäden und die Breite der Lücken in horizontaler und vertikaler Richtung.
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=====10) Eine CD oder DVD=====
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:Ein Laserpointer emmittiert Licht einer Wellenlänge von 630nm und wird auf eine CD gerichtet. Man macht folgende Beobachtung:
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:[[Datei:Lichtinterferenz_CD_Reflektionsgitter_Beobachtung.jpg|thumb|none]]
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:Zwischen den Maxima Nullter und erster Ordnung bildet sich ein Winkel von 22°.
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*Berechnen Sie daraus den Abstand zwischen den Rillen einer CD und schätzen Sie daraus die Anzahl der Rillen der CD ab.
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:Wie groß ist der Winkel zum Maximum zweiter Ordnung?
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*Erkundigen Sie sich nach dem Rillenabstand einer DVD.
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:Wie verändert sich das Interferenzmuster, wenn man die CD durch eine DVD austauscht?
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=====11) Mehrfachspalt und Zeigeraddition=====
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[[Datei:RCL_Vierfachspalt_532nm_10um_40um.jpg|thumb]]
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Das nebenstehende Bild zeigt das Bild eines Schirms hinter einem beleuchteten Mehrfachspalt. Der verwendete Laser hat eine Wellenlänge von 532nm und der Abstand zwischen Spalt und Schirm beträgt 1m.
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*Wieviele Spalte hat der Mehrfachspalt? Begründen Sie in Worten und mit Hilfe von Zeigeraddition.
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*Wie breit sind die einzelnen Spalte und wie groß ist der Mittenabstand zwischen den Spalten?
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Aktuelle Version vom 4. Mai 2026, 11:33 Uhr

Praktikum: Messen der magnetischen Ladung

Arbeitsauftrag

  • Messen Sie die Nordpol- und die Südpolladung der Stabmagnete.
  • Messen Sie die magnetische Polarisation der Stabmagnete.
Material
Stabmagnete, Netzgerät, Kabel, Spule mit 500 Windungen, Waage, Stativmaterial
Theoretischer Hintergrund
a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als Ortsfaktor festgelegt: [math]H=\frac{F}{Q_m}[/math]
Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren:
[math]Q_m=\frac{F}{H}[/math]
b) Die Feldstärke wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: [math]H=\frac{n\, I}{l}[/math]
Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen:
[math]Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}[/math]
c) Die magnetische Polarisation innerhalb des Magneten hängt direkt mit der magnetischen Ladung der Pole und der Feldstärke zusammen. Die Maxwellsche Gleichung der Magnetostatik lautet:
[math]\textrm{}\quad \mu_0\, \bar H \, A = Q_m = - \bar J \, A [/math]
Man kann die magnetische Polarisation mit der rechten Seite der Gleichung bestimmen, indem man auflöst:
[math]-J =\frac{Q_m}{A}[/math]
Dabei ist die Fläche A die Stirnfläche des Stabmagneten. Die magnetische Polarisation entspricht also der Flächenladungsdichte der Pole.
Elektret Polarisierungslinien Polarisierungsladungen Feldlinien Gauß.png
Aufbau
Eine Haushaltswaage dient als Kraftmesser.
  • Das Netzgerät bildet mit der Spule und dem Ampèremeter einen geschlossenen Stromkreis.
Das Ampèremeter wird zur Stromstärkemessung auf "10A" gestellt, und die entsprechende Buchse für das Kabel gewählt.
  • Die Spule wird auf die Waage gestellt und der Stabmagnet mit Hilfe der Klemmen so positioniert, dass der Nord- oder Südpol innerhalb der Spule ist, der jeweils andere Pol möglichst weit weg von der Spule.
Bei kurzen Stabmagneten kann man das Messergebnis verbessern, wenn man zwei Stabmagnete zu einem langen Magnet verbindet.


Beobachtungen 
Spule

   Windungsanzahl:  

Länge in cm und m:

Kleiner Stabmagnet

Abmessungen der Stirnfläche:
Stirnfläche in cm^2 und m^2:

         Stromstärke in A | "Masse" in g | Kraft in N 
Nordpol:                  |              |      
                          |              |
 Südpol:                  |              |     
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Alternativer Aufbau
Versuchsaufbau Messung magnetische Ladung.jpg

Man kann die Kraft auch mit einem Federkraftmesser bestimmen. Das ist aber schwieriger als mit einer Waage, weil der Magnet entweder in die Spule hineingezogen oder abgestoßen wird und dabei seine Lage ändert. Andererseits sieht man dabei gut die anziehende oder abstoßende Wirkung.

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