Hinweise zu den Interaktiven Bildschirmexperimenten

Die Interaktiven Bildschirmexperimente (IBEs) bilden real durchgefhrte physikalische Experimente so ab, da der Anwender das auf dem Bildschirm (fotorealistisch) wiedergegebene Experiment beeinflussen und steuern kann. 

I. Systemvoraussetzungen:
Bei den IBEs handelt es sich um "Quick Time Movie"-Filmdateien (bzw. um ein "Quick Time Virtual Reality"-Objekt im Fall des Photoeffekts). 
Zum Durchfhren der Bildschirmexperimente auf Macintosh- oder Windows-Computern wird lediglich (als Systemerweiterung) das Programm "Quick Time" (ab Version 3) bentigt. Dieses wird z.B. von der Firma Apple kostenlos unter http://www.apple.com/quicktime/ zur Verfgung gestellt. 
Es empfiehlt sich, das IBE auf die Festplatte zu kopieren, um einen "flssigeren" Ablauf (krzere Reaktionszeiten) zu gewhrleisten. 


II. Durchfhrung der Experimente:

Die Bedienung der IBEs (Auswahl des zu sehenden Einzelbildes) erfolgt mit der Maus. Beim Quick Time Movie (Compton-Effekt und Bragg-Reflexion) erfolgt der Eingriff auf das Experiment ber die Tasten und den Schieberegler auf dem Steuerbereich am unteren Rand. Da es sich bei den IBEs aber nicht um herkmmliche Videofilme handelt, scheidet die Abspieltaste aus. Zu Beginn lt sich durch wiederholtes Anklicken der "Vorwrts"-Schaltflche der schrittweise Aufbau der Versuchsanordnung beobachten, in der sich anschlie?enden Versuchsdurchfhrung kann man durch Vor- oder Zurckschieben des Reglers bzw. durch "einzelbildweises Vor- und Zurckblttern" eine physikalische Gre beeinflussen, die Auswirkungen dieser Eingriffe sind unmittelbar zu erkennen. Beim Quick Time Virtual Reality-Objekt (Photoeffekt) sind die Einzelfotos in einer zwei- dimensionalen "Bildermatrix" angeordnet. Durch horizontale und vertikale Bewegung des Mauszeigers ber den Bildschirm (bei gedrckter linker Maustaste) oder durch Anklicken eines Bereichs in der Nhe des Bildrandes wird das momentan zu sehende Einzelbild ausge- whlt. Somit lassen sich Experimente darstellen, bei denen auch zwei physikalische Gren unabhngig voneinander verndert werden knnen. Beim IBE zum Photoeffekt kann man zunchst durch Ziehen der Maus nach links den schrittweisen Aufbau des Experiments verfolgen, bei der sich anschlieenden Mereihe kann durch horizontale Mausbewegung die Gegenspannung variiert werden. Bewegt man dann den Mauszeiger nach oben (ausreichend groe Weglnge whlen), sieht man eine vergrerte Darstellung der weien Spaltblende und kann erkennen, welche Spektrallinie gerade untersucht wird. Durch horizontales Verschieben des Mauszeigers l?t sich nun die zu untersuchende Spektrallinie auswhlen. 


III. Zustzliche Informationen zu den Experimenten:

a) Photoeffekt
Auf der optischen Bank sind von rechts nach links angeordnet: eine Quecksilberhchstdruck- lampe, ein Kondensor, ein optischer Spalt, eine Objektivlinse, ein Geradsichtprisma, eine Blende und eine Photozelle (Modell 558 77 von Leybold). Es fllt nacheinander das Licht der "gelben" (f=5,19*10^14 1/s), der "grnen" (f=5,49*10^14 1/s), der "blauen" (f=6,88*10^14 1/s) und der "violetten" Spektrallinie (f=7,35*10^14 1/s) auf die Kathoden- schicht der Photozelle. 

b) Compton-Effekt:
Bei der tatschlichen Versuchsdurchfhrung wurden umfangreiche Bleiabschirmungen einge- setzt (als Schutzmanahme und, um sicherzustellen, da nur durch den Plexiglaszylinder gestreute Strahlung den Detektor erreicht). Diese wurden bei der Aufnahme der Fotos ent- fernt, und das Prparat durch eine Attrappe ersetzt. Der Durchmesser des Plexiglaszylin- ders betrug 2 cm, die Messung des Energiespektrums der Streustrahlung erfolgte mit einem NaJ-Szintillationsdetektor der Firma MS Microsystems. 


c) Beugung von Rntgenstrahlung (Bragg-Reflexion):
Es wurde eine Rntgenrhre der Firma Leybold (Modell 554 991) verwendet. Durch Einsetzen einer Zirkon-Folie war die Wellenlnge 71 pm im Vergleich zu allen anderen Anteilen mit besonders hoher Intensitt vertreten, dennoch fhrte das verbliebene Bremsspektrum zu dem beobachtbaren Intensittsanstieg bei 3,5 Grad. Der Netzebenenabstand des verwendeten NaCl- Einkristalls betrgt 282 pm.


Das Interaktive Bildschirmexperiment zum Photoeffekt entstand am Institut fr Fachdidaktik Physik und Lehrerbildung der Technischen Universitt Berlin. 
Alle brigen Arbeiten erfolgten am Lehrstuhl fr Didaktik der Physik der Ludwig-Maximilians-Universitt Mnchen.

Copyright 1999 Lutz Silbersack 