"**Detaillierte Hinweise zur Durchführung der Versuche finden Sie in der Datei [Lichtgeschwindigkeit_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/Lichtgeschwindigkeit_Hinweise.ipynb)**"
]
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"## Aufgabe 1: Drehspiegelmethode"
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"source": [
"### Aufgabe 1.1: Vorbereitung\n",
"\n",
"Diskutieren Sie zur Vorbereitung auf diesen Versuch **das Messprinzip, den Aufbau und die Eigenschaften des Strahlengangs des verwendeten Lasers**, basierend auf den Angaben zum Versuchsaufbau. \n",
"\n",
"---"
]
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"### Aufgabe 1.2: Justierung der Apparatur\n",
"\n",
"Überprüfen Sie mit Hilfe Ihres:r Tutor:in die **Justierung des Strahlengangs** und protokollieren Sie die Aufgaben aller relevanten Abschnitte des Strahlengangs. \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
},
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"id": "378a6f57-58fb-49c3-ad6a-7cf987cefcdc",
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"source": [
"### Aufgabe 1.3: Messung\n",
"\n",
" * **Kalibrieren Sie den Frequenzzähler** zur Messung der Rotationsfrequenz $\\nu$ des Drehspiegels mit Hilfe einer Stimmgabel für den Kammerton A bei $440\\,\\mathrm{Hz}$.\n",
" * Tragen Sie eine geeignete Anzahl an Messpunkten für den **Versatz $s$ des beobachteten Lichtpunkts für verschiedene Rotationsfrequenzen $\\nu$ des Drehspiegels** auf und bestimmen Sie daraus $c$.\n",
"\n",
"---"
]
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"## Aufgabe 2: Phasenvergleichsmethode"
]
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"source": [
"### Aufgabe 2.1: Vorbereitung\n",
"\n",
"Diskutieren Sie zur Vorbereitung auf diesen Versuch **das Prinzip und den Aufbau der Messung**, basierend auf den Angaben zum Versuchsaufbau. \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"Skizze komt noch\n",
"\n",
"$\\Delta \\varphi \\cdot \\dfrac{c}{l}=\\omega \\Rightarrow f=0.1 \\cdot 1.5 \\cdot 10^{7} s^{-1}$ also brauchen wir ein Frequenz von $f= 15 MHz$\n",
" * Bestimmen Sie $c$ **mit Hilfe der am Oszilloskop ausgemessenen Phasenverschiebung** zwischen Sender und Empfänger eines Testsignals entlang variierender vorgegebener Abstände $\\ell_{i}$ zwischen Sender und Empfänger. \n",
" * Bestimmen Sie in einer zweiten Messreihe die **Phasenverschiebung mit Hilfe einer geeigneten [Lissajous-Figur](https://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur)** am Oszilloskop im XY-Modus.\n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**D I S K U S S I O N**\n",
"\n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"## Aufgabe 3: Bestimmung des Brechungsindex $n$ von Wasser oder Plexiglas"
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"source": [
"### Aufgabe 3.1: Bestimmung von $n$ mit der Apperatur von Aufgabe 2 \n",
"\n",
"Bestimmen Sie **mit dem Aufbau von Aufgabe 2** aus der Messung der Laufzeitdifferenz des Lichtstrahls im optisch dichteren Medium den Brechungsindex für zwei verschiedene Medien: \n",
"\n",
" * Für Wasser ($n_{\\mathrm{H_{2}O}}$).\n",
" * Für Plexiglas ($n_{\\mathrm{Plex}}$).\n",
"\n",
"Für Wasser ersetzen Sie $1\\,\\mathrm{m}$ des Lichtwegs in Luft durch $1\\,\\mathrm{m}$ Lichtweg in Wasser. Für Plexiglas verwenden Sie die $8$ und $30\\,\\mathrm{cm}$ langen Plexiglaszylinder.\n",
"\n",
"---"
]
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"### Aufgabe 3.2: Bestimmung von $n$ mit Hilfe eines Laserentfernungsmessers\n",
"\n",
"Wiederholen Sie die Messung aus **Aufgabe 3.1** mit dem im Praktikum zur Verfügung stehenden Laserentfernungsmesser. Es stehen Ihnen hierzu Küvetten gefüllt mit zwei Medien zur Verfügung: \n",
"\n",
" * Wasser\n",
" * Silikonöl. \n",
"\n",
"---"
]
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
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"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
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"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"\n",
"\n",
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"l=ufloat(0.354.0.001)\n",
"l1wasser=ufloat(0.385,0.001)# längst\n",
"l2wasser=ufloat(0.389,0.001)# längst\n",
"l3wasser=ufloat(0.372,0.001)# quer\n",
"l4wasser=ufloat(0.372,0.001)# quer\n",
"l1so=ufloat(0.399,0.001)# längst\n",
"l2so=ufloat(0.394,0.001)# längst\n",
"l3so=ufloat(0.376,0.001)# quer\n",
"l4so=ufloat(0.377,0.001)# quer"
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"**D I S K U S S I O N**\n",
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"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
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"# Beurteilung"
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" * Nach Abschluss des Versuchs haben Sie die Möglichkeit diesen Versuch individuell zu beurteilen.\n",
" * **Folgen Sie zur Beurteilung dieses Versuchs diesem [Link](https://www.empirio.de/s/HGmapQaXlp)**.\n",
" * Beachten Sie, dass jede:r Studierende nur einmal pro Versuch eine Beurteilung abgeben kann.\n",
" * Wir empfehlen die Beurteilung nach der Besprechung Ihrer Versuchsauswertung mit Ihrem:r Tutor:in auszufüllen. "
**Detaillierte Hinweise zur Durchführung der Versuche finden Sie in der Datei [Lichtgeschwindigkeit_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/Lichtgeschwindigkeit_Hinweise.ipynb)**
Diskutieren Sie zur Vorbereitung auf diesen Versuch **das Messprinzip, den Aufbau und die Eigenschaften des Strahlengangs des verwendeten Lasers**, basierend auf den Angaben zum Versuchsaufbau.
Überprüfen Sie mit Hilfe Ihres:r Tutor:in die **Justierung des Strahlengangs** und protokollieren Sie die Aufgaben aller relevanten Abschnitte des Strahlengangs.
***Kalibrieren Sie den Frequenzzähler** zur Messung der Rotationsfrequenz $\nu$ des Drehspiegels mit Hilfe einer Stimmgabel für den Kammerton A bei $440\,\mathrm{Hz}$.
* Tragen Sie eine geeignete Anzahl an Messpunkten für den **Versatz $s$ des beobachteten Lichtpunkts für verschiedene Rotationsfrequenzen $\nu$ des Drehspiegels** auf und bestimmen Sie daraus $c$.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
*Bestimmen Sie $c$ **mit Hilfe der am Oszilloskop ausgemessenen Phasenverschiebung** zwischen Sender und Empfänger eines Testsignals entlang variierender vorgegebener Abstände $\ell_{i}$ zwischen Sender und Empfänger.
* Bestimmen Sie in einer zweiten Messreihe die **Phasenverschiebung mit Hilfe einer geeigneten [Lissajous-Figur](https://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur)** am Oszilloskop im XY-Modus.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
### Aufgabe 3.1: Bestimmung von $n$ mit der Apperatur von Aufgabe 2
Bestimmen Sie **mit dem Aufbau von Aufgabe 2** aus der Messung der Laufzeitdifferenz des Lichtstrahls im optisch dichteren Medium den Brechungsindex für zwei verschiedene Medien:
* Für Wasser ($n_{\mathrm{H_{2}O}}$).
* Für Plexiglas ($n_{\mathrm{Plex}}$).
Für Wasser ersetzen Sie $1\,\mathrm{m}$ des Lichtwegs in Luft durch $1\,\mathrm{m}$ Lichtweg in Wasser. Für Plexiglas verwenden Sie die $8$ und $30\,\mathrm{cm}$ langen Plexiglaszylinder.
### Aufgabe 3.2: Bestimmung von $n$ mit Hilfe eines Laserentfernungsmessers
Wiederholen Sie die Messung aus **Aufgabe 3.1** mit dem im Praktikum zur Verfügung stehenden Laserentfernungsmesser. Es stehen Ihnen hierzu Küvetten gefüllt mit zwei Medien zur Verfügung:
