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Fortgeschrittenen Praktikum

  • Aufbau eines He-Ne Lasers

    Fortgeschrittenenpraktikum

    Versuche im Fortgeschrittenenpraktikum

Laserstrahl mit Linse

FP1(O) He-Ne-LASER-Baukasten

Anbieter: PHYSIKA

Aufbau und Justierung eines He-Ne-Lasers. Untersuchung der Stabilitätsbereiche unterschiedlicher Resonatoren und der Polarisation, Erzeugung und Aufnahme von verschiedenen TEM-Moden, Vermessen der Schwebungsfrequenzen zwischen Axialmoden und  zwischen Axial- und TE-Moden, Aufnahme der Transmissionsspektren der Spiegel und der Emissionsspektren der Gasentladung und des Lasers, Erzeugung einzelner Axialmoden mit Etalon.

Wenn dieser Teil perfekt realisiert wurde, kann für Interessierte ein Erweiterungversuch vereinbart werden, bei dem u.a. Strahlprofile vermessen werden, um Strahltaille und Divergenz zu ermitteln.

Anleitung

Vorbereitungsliteratur: BSc-Arbeit: Aufbau eines Versuches für das Fortgeschrittenenpraktikum zu den Grundlagen des He-Ne-Lasers

 

Rote Laserdiode

FP2(F) Diodenlaser

Anbieter: IFP/AG Halbleiteroptik

In den letzten Jahren haben sich Halbleiter-Laserdioden als ein wichtiges Instrument in der Forschung und Technik etabliert. In diesem Versuch sollen Sie, anhand der spektralen Charakterisierung des Modenspektrums einer handelsüblichen Laserdiode, deren wichtigsten Eigenschaften kennenlernen. Der Einfluss von Injektionsstrom und Arbeitstemperatur auf die Wellenlängenverteilung des Modenspektrums wird untersucht und das temperatur- und ladungsträgerabhängige Gewinnspektrum aus dem Modenspektrum bestimmt.

Aufgabenbeschreibung

Makroaufnahme einer Frontplatte eines Gerätes

FP4(A) Akustische Quanten-Analogie

Anbieter: PHYSIKA

Akustische Resonanzen eines bzw. eines doppelten Kugelresonators (in Analogie zum H-Atom und H2-Molekül) werden gemessen, um Kugelflächenfunktionen und deren Entartungsgrad zu studieren. Die Ähnlichkeit von Helmholtz- und Schrödingergleichung werden genutzt, um die Kugelflächenfunktionen in Abhängigkeit von den Quantenzahlen m und l  (bei Entartung und aufgehobener Entartung) zu vermessen.

Darüber hinaus werden akustische Resonanzen in einem Rohrresonator ohne und mit periodisch angeordneten Streuern vermessen, um Festkörpereigenschaften (Entstehung von Bandlücken, Donator- und Akzeptorzuständen) zu simulieren.

Die Versuchsanleitung erhalten Sie bei Ihrem Tutor.

Hinweise zum Versuch

Ringe auf LC-Display

FP6(O) Räumlicher LC-Lichtmodulator und diffraktive Optik

Anbieter: PHYSIKA

Die Kenngrößen eines als Lichtmodulator verwendeten (Beamer-) LC-Displays werden bestimmt, wobei insbesondere die durch das Display erzielbaren Phasenverschiebungen von Interesse sind mit deren Hilfe dynamische Phasen- oder Amplitudenhologramme realisierbar sind. Das LC-Display wird verwendet, um diffraktiv optische Elemente (computergenerierte Hologramme) zu erzeugen. Das Zusammenwirken verschiedener, überlagerter diffraktiv optischer Elemente wird am im Fernfeld durch Beugung und Interferenz rekonstruierten Bild untersucht. Weitere Schwerpunkte des Versuchs sind z.B. der Weißlichtprojektoraufbau, die Erzeugung eigener Hologramme am Computer und die Raumfrequenzfilterung in der Fourierebene. 

Anleitung und Aufgabenstellung

FP9(S oder M) Spektrometerversuch / Absorption und Fluoreszenz von großen Molekülen

Anbieter: PHYSIKA

Ein Aufbau zur hochauflösenden Absorptions- und Emissionsspektroskopie mit Gitterspektrometer, Photomultiplier, Lock-In-Technik, LabVIEW-Steuerung wird zuerst kalibriert und charakterisiert. Danach werden Transmissions- und Emissionsspektren des Farbstoffs Fuorescine aufgenommen und der Stokes-Shift ermittelt. Die Anregung des Farbstoffs erfolgt mit LEDs. Um das schwache Fluoreszens-Signal gut nachweisen zu können, wird Lock-In Technik (frequenzselektive Verstärkung und phasenempfindliche Gleichrichtung) verwendet.  

Zur Einarbeitung in die experimentelle Technik steht Ihnen die BSC-Arbeit von Herrn Eggemann zur Verfügung.

FP09-Aufgabenstellung

Makroaufnahme eines Rastertunnelmikroskops

FP10(F) Rastertunnel- mikroskopie

Anbieter: PHYSIKA

Ein an Luft arbeitendes Rastertunnelmikroskop (RTM) wird in Betrieb genommen und die grundsätzliche Funktionsweise erlernt. Es werden Abbildungen verschiedener Oberflächen (von u.a. Graphit, Silizium und Gold)  mit atomarer Auflösung aufgenommen.

Rastertunnelmikroskopie

Linsen und Strahlteiler mit grünem Laser

FP11(O) Michelson-Interferometer

Anbieter: PHYSIKA

Es wird ein Michelson-Interferometer z.T. selbst aufgebaut, bei dem die Länge eines Arms mit einem Piezosteller und die des anderen Arms mit einem DC-motorgetriebenen Lineartisch verändert werden kann. Es werden  Interferogramme verschiedener Lichtquellen (Laser, Na-Dampflampe, einfarbige LED, weiße LED) und eines von einer weißen LED durchstrahlten Interferenzfilters aufgenommen, daraus Kohärenzlängen bestimmt und  Spektren (Fourier-Transformations-Spektroskopie) berechnet. Darüberhinaus werden aus den  Spektren eines Interferenzrings die Weißlichtposition und aus den Schwebungen im Interferogramm sehr genau die Linienabstände (Moden eines HL-Lasers, Na-D-Linie) ermittelt.

Zur Vorbereitung auf den Versuch: Masterarbeit Kehlbeck

Aufgabenstellung

Beschreibung Motor-Controller

 

Frontplatte eines Gerätes

FP12(F) Ultraschall in Festkörpern

Anbieter: PHYSIKA

Verfahren der Ultraschalldiagnostik werden verwendet, um Ausbreitung, Reflexion, Dämpfung und Dispersion von Schallwellen in Festkörpern zu untersuchen. Darüber hinaus werden Materialfehler mit dem Impuls-Echo-Verfahren detektiert, die longitudinale und transversale Schallgeschwindigkeit in Aluminium gemessen, Risstiefen an unzugänglichen Oberflächen mit der Winkelecho- und der Time-of-Flight-Methode untersucht und mittels Rayleighwellen Oberflächendefekte vermessen.

Ultraschall_02_12_08.pdf

FP13(U) Satellitenbildauswertung

Anbieter: IUP / Fernerkundung

Der Versuch vermittelt die Grundlagen der Klassifizierung verschiedener Bodentypen (Vegetation, Wasser, bebautes Gebiet, Sand etc.) mittels Satellitenaufnahmen bei diskreten Wellenlängen im sichtbaren und  Nah-Infraroten Spektralbereich. Hierzu werden als Beispieldatensatz Satellitenbilder der Großraums Hamburg verwendet.

Satelitenbildauswertung

Elektronenmikroskop

FP16(F) Transmissions-Elektronen-Mikroskopie

Anbieter: IFP / Electron Microscopy Group

In diesem Versuch wird ein Einblick in die Transmissionselektronenmikroskopie gegeben. Es werden hierzu Beugungsbilder einer einkristallinen Indiumgalliumarsenid/Galliumarsenid-Probe (InGaAs/GaAs) von Ihnen aufgenommen und analysiert. Desweiteren lernen Sie zwei quantitative Methoden kennen, die es erlauben aus TEM-Bildern Rückschlüsse auf die Materialzusammensetzung der Probe zu ziehen. Diese Methoden sollen dazu benutzt werden, den Indiumgehalt der Probe zu bestimmen.

Vorkenntnisse_fuer_FP16_23_10_08.pdf

Versuchsanleitung_FP16

Oberflächenbeschichteter Spiegel

FP17(S) Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Anbieter: IUP / Fernerkundung

Das Prinzip der FTIR wird erlernt. Der Wassergehalt der Luft und die Konzentration einiger Schadstoffe in der Luft werden bestimmt.

FTIR

FP18(M) Modellierung von boolschen Genregulierungsnetzen

Anbieter: ITP / Complex System Lab

In diesem Versuch werden genetischer Netzwerke (z.B. Wachstum von Hefezellen) mittels elektronischer Bausteine simuliert und es wird untersucht, wie das Wachstum durch Veränderungen des Netzwerks beeinflusst wird.

Beschreibung

FP20(S) DOAS

Anbieter: IUP / Physik und Chemie der Atmosphäre

Mit der Methode der Differentiellen Optischen Absorptionsspektroskopie (DOAS) wird aus den Absorptionsstrukturen ermittelt, in welcher Menge Spurengase wie das Ozon oder Stickstoffdioxid in der Erdatmosphäre vorkommen.

pr_doas_analysis_fp20_apr2014.pdf

pr_doas_fp20_apr2014.pdf

FP21(U) Gamma-Spektroskopie

Anbieter: Landesmessstelle für Radioaktivität

Die Gamma-Spektroskopie ist eine leistungsstarke Methode zur Identifikation radioaktiver Isotope mittles ihrer charakteristischen Emissionen.

In diesem Versuch werden unter anderem radioaktive Isotope, die durch den Tschernobyl-Fallout in die Umgebung gelangten, detektiert und analysiert.

Versuchsanleitung

FP22(B) Lichtmikroskopie

Anbieter: Inst. für Biophysik

In diesem Versuch werden moderne Methoden der Lichtmikroskopie demonstriert: Phasenkontrast, Differential-Interferenzkontrast, Reflektionsinterferenzkontrast, Fluoreszenzmikroskopie und Videomikroskopie. Mit Hilfe der brownschen Molekularbewegung und Auswertung der Filmsequenzen per Computer wird die Avogadrozahl bestimmt; mit Hilfe von Fluoreszenzfärbung werden das Aktin-Zellskelett und der Zellkern angefärbt und lokalisiert.

lichtmikroskopie.pdf

FP23(B) Strukturelle Farben

Anbieter: Inst. für Biophysik

Der Versuch soll anhand von zwei Beispielen die Funktionsweise von strukturellen Farben (Farben durch Beugung und Interferenz) in der Natur veranschaulichen. Dabei sollen mittels Rasterkraftmikroskopie und Spektroskopie sowohl die zugrunde liegende Struktur als auch die spektralen Eigenschaften der Farbe untersucht werden. Anschließend sollen die Messdaten modelliert werden.

Strukturelle Farben

FP24(U) Messung der Strömung im Ozean

Anbieter: IUP / Ozeanografie

Strömungsfeld und Massentransport eines tiefen westlichen Randstroms im Atlantik werden aus Messungen mit akustischen Doppler Profilstrommessern (ADCPs) berechnet und analysiert.

pr_oz_ladcp.pdf

FP26(B) Dynamik und Strukturbildung von Schleimpilzen

Anbieter: Inst. für Biophysik

Erlernt werden in diesem Versuch Grundlagen der Zellkultur, der Hellfeld- Mikroskopie,
der automatischen Bildauswertung und der statistischen Analyse von
Daten durch Autokorrelationsfunktionen.

Anleitung

FP28(M) Geometrieoptimierung und Bandstrukturberechnung von Silizium Nanostrukturen

Anbieter: BCCMS / CMS-Group

Einführung in moderne Methoden der quantenmechanischen Simulation kondensierter Materie.

Abstract

Mann vor Bildschirm

FP29M 3D Druck und Simulation additiver Fertigung

Anbieter: BCCMS / ISEMP Research Team

  • 3D Vermessung eines mit LBM gedruckten Bauteils aus Metall mit einem Makroskop (3D Scan)
  • Simulation des additiven Fertigungsprozesses zur Ermittlung des Bauteilverzugs (Modellierung)
  • Analyse der gemessenen und simulierten Bauteilgeometrie (Vergleich zwischen Messung und virtuellem Experiment)

Skript