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Commit 3383a28e authored by Nils Lennart Bruns's avatar Nils Lennart Bruns Committed by Roger Wolf
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Minor Fixes for Vierpole und Leitungen

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......@@ -19,7 +19,7 @@ Für den Versuch stehen Ihnen die folgenden optischen Gerätschaften zur Verfüg
# Literaturwerte:
Die angegebenen Werte befinden sich auch in der Datei [parameters_Literatur.py](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Geometrische_Optik/params/parameters_Literatur.py)
Die angegebenen Werte befinden sich auch in der Datei [parameters_Literatur.py](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Geometrische_Optik/params/parameters_Literatur.py)
Für das Zweilinsensystem betragen die Brennweiten der einzelnen Linsen:<br>$f_{1}=10\,\mathrm{cm}$ <br>$f_{2}=20\,\mathrm{cm}$
......@@ -16,7 +16,7 @@ Versuch P1-43, 44, 45 (Stand: Oktober 2023)
Mit diesem Versuch machen Sie sich mit den Grundlagen der [geometrischen Optik](https://de.wikipedia.org/wiki/Geometrische_Optik) vertraut, wo alle geometrischen Abmessungen groß gegen die Wellenlänge des Lichts sind. Die Wellennatur des Lichts tritt daher nicht offen zu Tage und seine Ausbreitung kann mit Hilfe geradliniger Strahlen beschrieben werden. Die Erkenntnis, dass sich Licht geradlinig ausbreitet ist bereits durch [Euklid](https://de.wikipedia.org/wiki/Euklid) überliefert. Von [Claudius Ptolemäus](https://de.wikipedia.org/wiki/Claudius_Ptolem%C3%A4us) sind erste Formulierungen des Zusammenhangs zwischen Einfalls- und Brechungswinkel und eine Beschreibung der Lichtbrechung in der Atmosphäre bekannt. Beschränkt man sich in der geometrischen Optik auf rotationssymmetrische Systeme und Strahlen, die nahe und parallel oder unter nur kleinen Winkeln zur [optischen Achse](https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Achse_(Optik)) verlaufen, lassen sich geschlossene mathematische Abbildungsgleichungen angeben. Man bezeichnet diesen Bereich der Optik als [paraxiale Optik](https://de.wikipedia.org/wiki/Paraxiale_Optik).
Seit Jahrhunderten wenden Menschen die Gesetze der paraxialen Optik zum Bau technischer Hilfsmittel und Geräte, wie Brillen, Teleskope und Mikroskope an. Bis in die heutige Zeit spielen Linsen, Blenden, Spiegel und Filter, eine zentrale Rolle an vielen Stellen in Wissenschaft und Technik. Offensichtlich ist dies z.B. in der Laserphysik, Quantenoptik, oder Astronomie. Analoge Gesetzmäßigkeiten kommen aber auch bei der Untersuchung von Graviatationswellen oder in der Beschleunigerphysik zur Anwendung. Auch im [P1](https://labs.physik.kit.edu/64.php) können Sie die [Linsengleichung](https://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung), als zentrales Element zur Messung der Lichtgeschwindigkeit nach der Drehspiegelmethode, beim Versuch "[Lichtgeschwindigkeit](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit)" wiederfinden.
Seit Jahrhunderten wenden Menschen die Gesetze der paraxialen Optik zum Bau technischer Hilfsmittel und Geräte, wie Brillen, Teleskope und Mikroskope an. Bis in die heutige Zeit spielen Linsen, Blenden, Spiegel und Filter, eine zentrale Rolle an vielen Stellen in Wissenschaft und Technik. Offensichtlich ist dies z.B. in der Laserphysik, Quantenoptik, oder Astronomie. Analoge Gesetzmäßigkeiten kommen aber auch bei der Untersuchung von Graviatationswellen oder in der Beschleunigerphysik zur Anwendung. Auch im [P1](https://labs.physik.kit.edu/64.php) können Sie die [Linsengleichung](https://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung), als zentrales Element zur Messung der Lichtgeschwindigkeit nach der Drehspiegelmethode, beim Versuch "[Lichtgeschwindigkeit](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit)" wiederfinden.
## Lehrziele
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......@@ -13,10 +13,10 @@ Für die Messung von $c$ nach der Drehspiegelmethode stehen Ihnen die folgenden
Für die Messung von $c$ nach der Phasenverglechsmethode steht Ihnen das folgende Zubehör zur Verfügung:
- Das Hauptnetzgerät (der weiße Kasten auf den Bildern unten rechts, der orangefarbene Kasten auf dem Bild oben rechts in [dieser Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png)) umfasst einem $60$ und einem $59,9\,\mathrm{MHz}$-Frequenzgenerator, mit entsprechenden Mischstufen zur multiplikativen Mischung des Referenzsignals. Außerdem befindet sich darin, $\approx13\,\mathrm{mm}$ hinter der Frontplatte, eine Photodiode, als Empfänger. Das Gerät hat zwei Ausgänge, um das Referenz- und das Empfängersignal ans Oszilloskop weiterzuleiten und einen Ausgang zum Betrieb des Senders.
- Bei der Lichtquelle des Senders handelt es sich um eine rote Leuchtdiode in einem Gehäuse (siehe Bild unten links in der [dieser Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png)). Das Gehäuse ist justierbar und mit einer verschiebbaren [Kondensorlinse](https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensor) versehen.
- Das Hauptnetzgerät (der weiße Kasten auf den Bildern unten rechts, der orangefarbene Kasten auf dem Bild oben rechts in [dieser Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png)) umfasst einem $60$ und einem $59,9\,\mathrm{MHz}$-Frequenzgenerator, mit entsprechenden Mischstufen zur multiplikativen Mischung des Referenzsignals. Außerdem befindet sich darin, $\approx13\,\mathrm{mm}$ hinter der Frontplatte, eine Photodiode, als Empfänger. Das Gerät hat zwei Ausgänge, um das Referenz- und das Empfängersignal ans Oszilloskop weiterzuleiten und einen Ausgang zum Betrieb des Senders.
- Bei der Lichtquelle des Senders handelt es sich um eine rote Leuchtdiode in einem Gehäuse (siehe Bild unten links in der [dieser Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png)). Das Gehäuse ist justierbar und mit einer verschiebbaren [Kondensorlinse](https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensor) versehen.
- Eine Sammellinse (mit Brennweite $f=20\,\mathrm{cm}$ und Durchmesser $d=3,8\,\mathrm{cm}$) dient zur Fokussierung des Lichts auf die Photodiode.
- Beim Oszilloskop handelt es sich um ein computergestütztes Picoscope mit der Möglichkeit des [Zweikanal-](https://de.wikipedia.org/wiki/Oszilloskop#Mehrkanalbetrieb) und des X/Y-Betriebs. Die Ausgabe auf den Monitor kann man auf dem Bild oben rechts in der [dieser Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png) sehen.
- Beim Oszilloskop handelt es sich um ein computergestütztes Picoscope mit der Möglichkeit des [Zweikanal-](https://de.wikipedia.org/wiki/Oszilloskop#Mehrkanalbetrieb) und des X/Y-Betriebs. Die Ausgabe auf den Monitor kann man auf dem Bild oben rechts in der [dieser Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png) sehen.
Für die Bestimmung des Brechungsindex optisch dichter Medien können Sie auf die folgenden Materialien zurückgreifen:
......@@ -27,7 +27,7 @@ Für die Bestimmung des Brechungsindex optisch dichter Medien können Sie auf di
# Literaturwerte:
Die angegebenen Werte befinden sich auch in der Datei [parameters_Literatur.py](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/params/parameters_Literatur.py)
Die angegebenen Werte befinden sich auch in der Datei [parameters_Literatur.py](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/params/parameters_Literatur.py)
Lichtgeschwindigkeit ([Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit)):<br>$c=2,99792458\times10^{8}\,\mathrm{m/s}$
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%% Cell type:markdown id:20220dbb-496c-405d-8e0a-ba9a0bb234a7 tags:
# Fakultät für Physik
## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
Versuch P1-43, 44, 45 (Stand: August 2023)
[Raum F1-12](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
# Lichtgeschwindigkeit
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Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
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\end{equation*}
Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
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Gruppennummer: _____
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Betreuer: __________________
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\end{equation*}
Versuch durchgeführt am: __________________
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**Beanstandungen:**
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%\text{\vspace{10cm}}
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Testiert am: __________________ Testat: __________________
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# Durchführung
## Aufgabe 1: Drehspiegelmethode
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-1.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md).**
### Aufgabe 1.1: Vorbereitung
Diskutieren Sie das Messprinzip, den Aufbau und die Eigenschaften des Strahlengangs, basierend auf den Angaben zum Versuchsaufbau. Beantworten Sie dabei, vor Beginn der Messung, die folgenden Fragen:
- Welche Aufgabe erfüllt die Linse im Strahlengang?
- Wo sollten Sie die Linse im Strahlengang positionieren, damit sie den Ausgang des Lasers auf den Endspiegel abbildet?
- Berechnen Sie, mit Hilfe der [Linsengleichung](https://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung), die Position $\ell$, für die der Laser als Gegenstand $G$ in ein Bild $B$ im Endspiegel abgebildet wird (siehe [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/Musterprotokoll/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)).
- Berechnen Sie, mit Hilfe der [Linsengleichung](https://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung), die Position $\ell$, für die der Laser als Gegenstand $G$ in ein Bild $B$ im Endspiegel abgebildet wird (siehe [Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)).
- Wieso ruht der beobachtete Leuchtfleck während der Messung auf der Skala, obwohl sich der Spiegel doch kontinuierlich dreht?
- Geben Sie die Formel zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit an.
- Geben Sie eine Abschätzung für die Größe des zu erwartenden Versatzes $s$ des Lichtflecks, relativ zum Fall des ruhenden Drehspiegels an.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:7d010b23-cc16-4fac-a86c-1b2f7e140f65 tags:
### Aufgabe 1.2: Justierung der Apparatur
Überprüfen Sie mit Hilfe Ihres:r Tutor:in die Justierung des Versuchs. Gehen Sie dabei am besten entlang des Strahlengangs, wie folgt, vor:
- **Laser – Drehspiegel**:<br> Der horizontal ausgesandte Laserstrahl sollte den ruhenden Drehspiegel mittig treffen und horizontal wieder verlassen.
- **Drehspiegel – Umlenkspiegel**:<br> Richten Sie den Drehspiegelwinkel so aus, dass der reflektierte Strahl (noch ohne Linse) auf die Mitte des Umlenkspiegels fällt. Decken Sie hierzu den Endspiegel ab.
- **Umlenkspiegel – Endspiegel**:<br> Richten Sie den Umlenkspiegel so aus, dass der Strahl auf die Mitte des Endspiegels fällt.
- **Linse**:<br> Richten Sie die Linse aus.
- **Endspiegel – Umlenkspiegel**:<br> Richten Sie den Endspiegel so aus, dass der Strahl in sich reflektiert wird (beachten Sie die Lichtflecke auf dem Umlenkspiegel).
- **Kontrolle und Feinjustierung**:<br> Stellen Sie durch Feinabstimmung sicher, dass der zurückkehrende Strahl den Drehspiegel und die Laseraustrittsöffnung trifft.
- **Schirm und USB-Mikroskop**:<br> Positionieren Sie das USB-Mikroskop hinter dem Schirm mit der Skala. Laser und Skala sind gleich weit vom Strahlteiler entfernt.
- **Frequenzmessung am Drehspiegel**:<br> Positionieren Sie den Phototransistor für die Messung der Rotationsfrequenz des Drehspiegels.
Notieren Sie sich alle Besonderheiten, die Ihnen dabei auffallen.
**Achtung:** Optische Apparaturen sind sehr empfindlich. Eine grundsätzliche Neujustierung des Strahlengangs kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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### Aufgabe 1.3: Messung
- Stellen Sie, zur Kalibration des Frequenzzählers, die Rotationsfrequenz des Drehspiegels, mit Hilfe der auftretenden Schwebung zwischen dem Motorengeräusch des Drehspiegels und dem Stimmgabelton für den Kammerton A ($440\,\mathrm{Hz}$) ein. Vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit der elektronischen Frequenzanzeige und halten Sie den Kalibrationsfaktor in Ihrem Protokoll fest.
- Tragen Sie eine geeignete Anzahl an Messpunkten für den Versatz $s$ des beobachteten Lichtpunkts für verschiedene Rotationsfrequenzen des Drehspiegels auf und bestimmen Sie daraus $c$.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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## Aufgabe 2: Phasenvergleichsmethode
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-2.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md).**
### Aufgabe 2.1: Vorbereitung
Beantworten Sie zur Vorbereitung auf den Versuch die folgenden Fragen:
- Welche Größenordnung sollte die Frequenz $\nu$ der Lichtwelle haben, damit Sie mit dem vorliegenden Aufbau (siehe [Datenblatt.md]()), zwischen Empfänger- und Referenzsignal, eine Phasendifferenz von $\Delta\varphi=0,2\,\pi$, d.h. einem $1/10$ der Periodendauer, auflösen können?
- Welche Ablenkgeschwindigkeit $u$ sollte ein Oszilloskop entlang der Zeitachse haben, damit eine solche Phasenverschiebung zu einer wahrnehmbaren Verschiebung z.B. von $\Delta d=5\,\mathrm{mm}$ führt? Zu Ihrer Information: Für ein einfaches Oszilloskops beträgt die Ablenkgeschwindigkeit entlang der Zeitachse $u\lesssim 10\,\mathrm{cm/\mu s}$.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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### Aufgabe 2.2: Justierung der Apparatur
- Überprüfen Sie die Verbindungskabel anhand des Anschlussschemas auf der Frontplatte des Hauptnetzgeräts (siehe [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/Musterprotokoll/Lichtgeschwindigkeit/figures/Phasenvergleichsmethode.png)).
- Richten Sie einen möglichst parallelen Strahl vom Sender in Richtung des Empfängers ein. Nutzen Sie hierzu die Justierschrauben zur Zentrierung der Leuchtdiode des Senders und des verschiebbaren Kondensors am Lichtsendergehäuse.
- Stellen Sie die Sammellinse vor der Photodiode des Empfängers so auf, dass die Photodiode optimal ausgeleuchtet wird. **Achtung**: Stellen Sie sicher, dass das Lichtsignal des Senders auch bei maximalem Abstand zwischen Sender und Empfänger noch erkannt wird. Das Empfängersignal sollte bei jedem Abstand zwischen Sender und Empfänger ausreichend groß sein, die Amplitude am Empfänger sollte bei allen Entfernungen $\pm2\,\mathrm{V}$ jedoch nicht überschreiten, weil die internen Mischerstufen der Elektronik sonst übersteuern und dabei die Phasenlage verfälschen.
Notieren Sie sich alle Besonderheiten, die Ihnen dabei auffallen.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:0249cf23-8976-443d-a87f-8bd6befe3168 tags:
### Aufgabe 2.3: Messung
- Überprüfen und notieren Sie mit dem Oszilloskop die Differenzfrequenz $\overline{\omega}=(\omega-\omega')$. Dabei entspricht $\omega=2\,\pi\cdot60\,\mathrm{MHz}$ der Kreisfrequenz des für die Messung verwendeten Referenzsignals und $\omega' = 2\,\pi\cdot59,9\,\mathrm{MHz}$ der Kreisfrequenz des beigemischten Signals zum Zweck der Amplitudenmodulation. **Achtung**: Für eine zuverlässige Frequenzmessung benötigt das Oszilloskop mehrere vollständige Wellenzüge im Anzeigebereich.
- Messen Sie, aus der Phasenverschiebung $\Delta\varphi$ zwischen Empfänger- und Referenzsignal, die zeitliche Differenz $\Delta t$ zwischen Sender- und Empfängersignal, als Funktion des Abstands $\ell$ des Senders vom Empfänger. Bestimmen Sie aus der Auftragung einer geeigneten Anzahl an Messpunkten $c$ mit entsprechender Unsicherheit $\Delta c$.
- Beschließen Sie diese Aufgabe damit, dass Sie $c$ durch die Bestimmung von $\lambda /2$ mit Hilfe einer [Lissajous-Figur](https://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur) bestimmen. Betreiben Sie das Oszilloskop hierzu im X/Y-Modus. **Achtung**: Da Sie hierzu fast die gesamte zur Verfügung stehende Strecke der Führungsschiene benötigen, müssen Sie die Phase am Betriebsgerät bei minimalem Abstand geeignet einstellen.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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## Aufgabe 3: Bestimmung des Brechungsindex $n$ von Wasser oder Plexiglas
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-3.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/doc/Hinweise-Aufgabe-3.md).**
### 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 von ($n_{\mathrm{H_{2}O}}$) Wasser oder ($n_{\mathrm{Plex}}$) Plexiglas. Für Wasser ersetzen Sie $1\,\mathrm{m}$ Lichtweg in Luft durch $1\,\mathrm{m}$ Lichtweg in Wasser. Für Plexiglas verwenden Sie die $8$ und $30\,\mathrm{cm}$ langen Plexiglaszylinder. Die Messung mit *einem* der angebotenen Medien erfüllt diese Aufgabe bereits.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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### Aufgabe 3.2: Bestimmung von $n$ mit Hilfe eines Laserentfernungsmessers
Heute benutzt fast jeder Handwerker einen handelsüblichen Laserentfernungsmesser, um z.B. den Abstand zweier Wandflächen eines Neubaus zu vermessen. Wiederholen Sie die Messung aus Aufgabe 3.1 mit dem im Praktikum zur Verfügung stehenden Laserentfernungsmesser. Stellen Sie hierzu eine der bereitstehenden Küvetten jeweils einmal längs und einmal quer in den Strahlengang zwischen dem Entfernungsmesser und einem beliebigen Reflektor. Berechnen Sie aus den vom Gerät angezeigten Entfernungen und den Abmessungen der Küvetten den entsprechenden Brechungsindex.
Es stehen Ihnen hierzu Küvetten gefüllt mit Wasser und Silikonöl zur Verfügung. Es genügt, wenn Sie für diese Aufgabe die Messung mit *einem* Material durchführen.
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**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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......@@ -29,13 +29,13 @@ Wir listen im Folgenden die wichtigsten **Lehrziele** auf, die wir Ihnen mit dem
## Versuchsaufbau
Der Versuch umfasst zwei unterschiedliche Aufbauten zur Messung der Lichtgeschwindigkeit. Im Folgenden sind die wichtigsten Informationen der verwendeten Aufbauten zusammengefasst. Für ihre Auswertung wichtige technische Details finden Sie in der Datei [Datenblatt.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/Datenblatt.md). Die angegebenen Größen sind zudem in [*python*](https://www.python.org/)-Modulen im Verzeichnis [*params*](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/params) auf dem SCC Gitlab Server hinterlegt.
Der Versuch umfasst zwei unterschiedliche Aufbauten zur Messung der Lichtgeschwindigkeit. Im Folgenden sind die wichtigsten Informationen der verwendeten Aufbauten zusammengefasst. Für ihre Auswertung wichtige technische Details finden Sie in der Datei [Datenblatt.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/Datenblatt.md). Die angegebenen Größen sind zudem in [*python*](https://www.python.org/)-Modulen im Verzeichnis [*params*](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/params) auf dem SCC Gitlab Server hinterlegt.
### Drehspiegelmethode
<img src="./figures/Drehspiegelmethode.png" width="900" style="zoom:100%;" />
Das Licht eines Lasers wird auf einen Drehspiegel gerichtet und von dort auf ein System aus einem Umlenk- und einem Endspiegel reflektiert. Der Strahlengang verläuft vom Laser zum Endspiegel und wieder zurück. Vor dem Laser befindet sich ein um $45^{\circ}$ zur Strahlachse gedrehter, halbdurchlässiger Spiegel als Strahlteiler, der einen Teil des reflektierten Lichts auf einen Schirm mit Ableseskala und USB-Mikroskop umlenkt. Die Skala wird mit Hilfe des Mikroskops auf einem Bildschirm angezeigt (siehe Bild unten links in der obigen [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)). Zwischen Dreh- und Umlenkspiegel befindet sich eine Linse zur Verringerung der Divergenz des Lichtstrahls der auf den Endspiegel abgebildet wird. Im Zeitfenster $\Delta t$ zwischen seinem ersten und zweiten Auftreffen auf den Drehspiegel hat ein angenommenes Lichtpaket, nach den Angaben der obigen Skizze, die Wegstrecke $2\,(a+b)$ zurückgelegt. Der Drehspiegel hat sich in dieser Zeit um den Winkel $\Delta\alpha$ weiter gedreht. Dadurch erscheint der auf den Schirm gelenkte Lichtstrahl im Vergleich zum Fall des ruhenden Drehspiegels versetzt. Der Versatz hängt von der Geschwindigkeit des Lichtpakets $c$ und der Frequenz $\nu$ ab, mit der sich der Drehspiegels dreht. Die Brennweite der Linse, sowie die festen Abstände zwischen dem Laser und den jeweiligen Spiegeln sind in der obigen [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png) angegeben.
Das Licht eines Lasers wird auf einen Drehspiegel gerichtet und von dort auf ein System aus einem Umlenk- und einem Endspiegel reflektiert. Der Strahlengang verläuft vom Laser zum Endspiegel und wieder zurück. Vor dem Laser befindet sich ein um $45^{\circ}$ zur Strahlachse gedrehter, halbdurchlässiger Spiegel als Strahlteiler, der einen Teil des reflektierten Lichts auf einen Schirm mit Ableseskala und USB-Mikroskop umlenkt. Die Skala wird mit Hilfe des Mikroskops auf einem Bildschirm angezeigt (siehe Bild unten links in der obigen [Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)). Zwischen Dreh- und Umlenkspiegel befindet sich eine Linse zur Verringerung der Divergenz des Lichtstrahls der auf den Endspiegel abgebildet wird. Im Zeitfenster $\Delta t$ zwischen seinem ersten und zweiten Auftreffen auf den Drehspiegel hat ein angenommenes Lichtpaket, nach den Angaben der obigen Skizze, die Wegstrecke $2\,(a+b)$ zurückgelegt. Der Drehspiegel hat sich in dieser Zeit um den Winkel $\Delta\alpha$ weiter gedreht. Dadurch erscheint der auf den Schirm gelenkte Lichtstrahl im Vergleich zum Fall des ruhenden Drehspiegels versetzt. Der Versatz hängt von der Geschwindigkeit des Lichtpakets $c$ und der Frequenz $\nu$ ab, mit der sich der Drehspiegels dreht. Die Brennweite der Linse, sowie die festen Abstände zwischen dem Laser und den jeweiligen Spiegeln sind in der obigen [Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png) angegeben.
### Phasenvergleichsmethode
......
......@@ -4,7 +4,7 @@
### Prinzip der Messung
Diese Methode zur Messung von $c$ basiert auf der Vorstellung eines Wellenpakets, das sich mit endlicher *Gruppengeschwindigkeit* zwischen Dreh- und Endspiegel ausbreitet. Um die Strecke zwischen Dreh- und Endspiegel ($a+b$ in der [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/Musterprotokoll/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)) zurückzulegen benötigt das Wellenpaket die endliche Zeit:
Diese Methode zur Messung von $c$ basiert auf der Vorstellung eines Wellenpakets, das sich mit endlicher *Gruppengeschwindigkeit* zwischen Dreh- und Endspiegel ausbreitet. Um die Strecke zwischen Dreh- und Endspiegel ($a+b$ in der [Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png)) zurückzulegen benötigt das Wellenpaket die endliche Zeit:
$$
\begin{equation}
......@@ -36,7 +36,7 @@ Im Aufbau durchläuft der Lichtstrahl einen Strahlteiler, so dass ein Teil des S
### Die Sammellinse im Strahlengang
Die Sammellinse im Strahlengang hat die Funktion den Strahl auf einen Punkt zu fokussieren. Sie wird so aufgestellt, dass ihr Brennpunkt im Drehspiegel liegt. Lichtstrahlen aus dem Brennpunkt werden hinter der Linse auf parallele Bahnen gebeugt. Auf dem Rückweg vom Endspiegel wird der Strahlengang wieder in den Brennpunkt auf dem Drehspiegel zurück fokussiert. **Dies geschieht nur entlang der optischen Achse der Linse**. Durch diese Konstruktion findet eine Auswahl der Lichtpakete statt, die zu einem festen Zeitpunkt $t_{0}$ genau entlang der optischen Achse der Linse reflektiert werden. Der Drehspiegel hat also zu Beginn der "Laufzeitmessung" immer die gleiche Winkelposition, für die ein Gegenstand ($G$) in ein Bild ($B$) abgebildet wird. Für die ($b'$) Bild- und ($g'$) Gegenstandsweite gilt, mit den Angaben aus der [Skizze](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/Musterprotokoll/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png):
Die Sammellinse im Strahlengang hat die Funktion den Strahl auf einen Punkt zu fokussieren. Sie wird so aufgestellt, dass ihr Brennpunkt im Drehspiegel liegt. Lichtstrahlen aus dem Brennpunkt werden hinter der Linse auf parallele Bahnen gebeugt. Auf dem Rückweg vom Endspiegel wird der Strahlengang wieder in den Brennpunkt auf dem Drehspiegel zurück fokussiert. **Dies geschieht nur entlang der optischen Achse der Linse**. Durch diese Konstruktion findet eine Auswahl der Lichtpakete statt, die zu einem festen Zeitpunkt $t_{0}$ genau entlang der optischen Achse der Linse reflektiert werden. Der Drehspiegel hat also zu Beginn der "Laufzeitmessung" immer die gleiche Winkelposition, für die ein Gegenstand ($G$) in ein Bild ($B$) abgebildet wird. Für die ($b'$) Bild- und ($g'$) Gegenstandsweite gilt, mit den Angaben aus der [Skizze](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Lichtgeschwindigkeit/figures/Drehspiegelmethode.png):
$$
\begin{equation}
......
......@@ -46,7 +46,7 @@
#### Aufgabe 3.3: Schwebung
- Bestimmen Sie $\widetilde{\omega}$ am besten indem Sie $P_{1}$ (mit kleinem Winkel $\varphi_{0}$) auslenken und $P_{2}$ ruhig halten. Sie können dann $\widetilde{T}$ bestimmen, wenn $P_{2}$ wieder zur Ruhe kommt.
- Aus der Bestimmung von $\overline{\omega}$ und $\widetilde{\omega}$ und den zuvor bestimmten Werten $\omega_{1}$ und $\omega_{2}$ sollten Sie die Gleichungen (**(4)** und **(5)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Pendel/doc//Hinweise-Aufgabe-3.md)) innerhalb der von Ihnen abgeschätzten Unsicherheiten bestätigen können. Achten Sie daher bei der Bestimmung von $\overline{T}$ und $\widetilde{T}$ darauf, dass Sie einen der Abstände für $\ell$ wie in Aufgabe 3.2 wählen.
- Aus der Bestimmung von $\overline{\omega}$ und $\widetilde{\omega}$ und den zuvor bestimmten Werten $\omega_{1}$ und $\omega_{2}$ sollten Sie die Gleichungen (**(4)** und **(5)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Pendel/doc//Hinweise-Aufgabe-3.md)) innerhalb der von Ihnen abgeschätzten Unsicherheiten bestätigen können. Achten Sie daher bei der Bestimmung von $\overline{T}$ und $\widetilde{T}$ darauf, dass Sie einen der Abstände für $\ell$ wie in Aufgabe 3.2 wählen.
# Navigation
......
......@@ -10,7 +10,7 @@ $$
\Theta\,\ddot{\varphi} + \delta\,\dot{\varphi} + D\,\varphi = \Phi \,e^{i\Omega\,t}.
\end{equation}
$$
Gleichung **(1)** wird durch eine Linearkombination aus der allgemeinen Lösung der homogenen Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Resonanz/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) und einer speziellen Lösung der inhomogenen Gleichung **(1)** gelöst. Für die spezielle Lösung liegt es nahe davon auszugehen, dass sich nach hinreichend langer Zeit eine Schwingung ebenfalls mit der Frequenz $\Omega$ einstellen wird. Wir verwenden daher einen Lösungsansatz der Form:
Gleichung **(1)** wird durch eine Linearkombination aus der allgemeinen Lösung der homogenen Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Resonanz/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) und einer speziellen Lösung der inhomogenen Gleichung **(1)** gelöst. Für die spezielle Lösung liegt es nahe davon auszugehen, dass sich nach hinreichend langer Zeit eine Schwingung ebenfalls mit der Frequenz $\Omega$ einstellen wird. Wir verwenden daher einen Lösungsansatz der Form:
$$
\begin{equation*}
\varphi(t) = \tilde{\varphi}_{0}\,e^{i\Omega\,t}
......
......@@ -32,7 +32,7 @@ Wir listen im Folgenden die wichtigsten **Lehrziele** auf, die wir Ihnen mit dem
## Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau besteht aus zwei Teilen: Dem Aufbau zum Betrieb des Fadenstrahlrohrs und dem Aufbau zur Bestimmung von $e/m_{\mathrm{e}}$ nach [Hans Busch](https://de.wikipedia.org/wiki/Hans_Busch_(Physiker)). Den Messungen mit dem Fadenstrahlrohr geht die Vermessung des Magnetfelds im Inneren eines Helmholtz-Spulenpaars voran. Eine Auflistung der einzelnen technischen Geräte zum Betrieb der jeweiligen Versuchsteile und deren Eigenschaften finden Sie in der Datei [Datenblatt.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/Datenblatt.md).
Der Versuchsaufbau besteht aus zwei Teilen: Dem Aufbau zum Betrieb des Fadenstrahlrohrs und dem Aufbau zur Bestimmung von $e/m_{\mathrm{e}}$ nach [Hans Busch](https://de.wikipedia.org/wiki/Hans_Busch_(Physiker)). Den Messungen mit dem Fadenstrahlrohr geht die Vermessung des Magnetfelds im Inneren eines Helmholtz-Spulenpaars voran. Eine Auflistung der einzelnen technischen Geräte zum Betrieb der jeweiligen Versuchsteile und deren Eigenschaften finden Sie in der Datei [Datenblatt.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/Datenblatt.md).
### Fadenstrahlrohr
......
%% Cell type:markdown id:4e735538-5a8d-46f8-88fe-56165ffe8347 tags:
# Fakultät für Physik
## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
Versuch P1-53, 54, 55 (Stand: September 2023)
[Raum F1-13](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
# Vierpole und Leitungen
%% Cell type:markdown id:120361ee-43c6-403f-8077-932ff713927d tags:
Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
\end{split}
\end{equation*}
Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
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&\\
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\end{equation*}
Gruppennummer: _____
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
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\end{equation*}
Betreuer: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
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\end{split}
\end{equation*}
Versuch durchgeführt am: __________________
%% Cell type:markdown id:2381e5fc-34ba-4b68-9a7a-9d7eae443c75 tags:
---
**Beanstandungen:**
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
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&\\
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&\\
&\\
\end{split}
%\text{\vspace{10cm}}
\end{equation*}
<br>
Testiert am: __________________ Testat: __________________
%% Cell type:markdown id:d4d502bf-cd42-4ac3-aae4-3370af582289 tags:
# Durchführung
## Aufgabe 1: Einfache Viepole
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-1.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md).**
### Aufgabe 1.1: Hochpass-Filter
- Bauen Sie mit Hilfe eines Kondensators und eines ohmschen Widerstands die Schaltung eines einfachen Hochpass-Filters auf. Legen Sie an den Eingang dieser Schaltung eine sinusförmige Wechselspannung $U_{0}$ an.
- Untersuchen Sie das Signal $U_{1}$ am Ausgang der Schaltung und verlgeichen Sie es mit $U_{0}$. Nutzen Sie hierzu das Oszilloskop im Zweikanalbetrieb, so dass Sie beide Signale gemeinsam auf dem Oszilloskop darstellen können.
- Bestimmen Sie den **Spannungsübertrag** $\mu$ und die **Phasendifferenz** $\Delta\varphi$ zwischen Ein- und Ausgangssignal.
- Nehmen Sie mindestens vier Messpunkte und stellen Sie sowohl $\mu(\omega)$, als auch $\Delta\varphi(\omega)$ als Funktion on $\log(\omega/\omega_{0})$ graphisch dar. Tragen Sie in die gleichen Figuren jeweils den erwarteten Verlauf ein.
---
%% Cell type:markdown id:402872bf-4bae-448c-ba43-2acf8a543be1 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:df1e7309-266d-422e-91db-6eeb09b64edf tags:
### Aufgabe 1.2: Differenzierglied
Wiederholen Sie die Messreihe aus Aufgabe 1.1, aber legen statt einer sinus- eine **dreieckförmige** Wechselspannung (gleicher Frequenz und Amplitude) am Eingang der Schaltung an. Für $\omega\ll\omega_{0}$ wird die Schaltung zum Differenzierglied. Beschreiben Sie was Sie sehen und vergleichen Sie Ihre Beobachtung mit Ihrer Erwartung.
---
%% Cell type:markdown id:2671033c-e100-4d99-bf65-7eabf849b14d tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:7bd9e9c8-d495-46f4-8b96-17aee7de2ec2 tags:
### Aufgabe 1.3: Tiefpass-Filter
Gehen Sie zur Charakterisierung des Tiefpass-Filters analog zu Aufgabe 1.1 vor.
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%% Cell type:markdown id:c48be328-94c6-451d-bf0a-77826767aa8c tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:e10bc068-eca7-4797-8fe2-affa4cdde0c9 tags:
### Aufgabe 1.4: Integrierglied
Gehen Sie zur weiteren Untersuchung des Tiefpass-Filters analog zu Aufgabe 1.2 vor, aber verwenden Sie statt einer sinus- (oder dreieck-) eine **rechteckförmige** Wechselspannung. Für $\omega\gg\omega_{0}$ wird die Schaltung zum Integrierglied. Beschreiben Sie was Sie sehen und vergleichen Sie Ihre Beobachtung mit Ihrer Erwartung.
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%% Cell type:markdown id:e58b1a89-7179-4087-893d-61b6097fb7e5 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:fd7c69fe-3087-48dd-89f2-b103c4c41dbd tags:
## Aufgabe 2: Drosselkette
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-2.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md).**
### Aufgabe 2.1: Bestimmung der charakteristischen Impedanz $Z_{0}$
Bestimmen Sie $Z_0$ für $\omega\ll\omega_0$.
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%% Cell type:markdown id:b2a7e3de-d15e-4894-a4fb-a61d3343d9a5 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:ecad6d99-563b-4657-b791-bfc51563d720 tags:
### Aufgabe 2.2: Bestimmung der Grenzfrequenz $\omega_{0}$
Bestimmen Sie $\omega_0$. Um diese Messreihe zügig aufnehmen zu können sollten Sie eine klare numerische Erwartung zur Frequenzabhängigkeit von $Z_{0}(\omega)$ haben.
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%% Cell type:markdown id:d9f9aa06-77e3-4917-af3e-b5e2b8d89e57 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:6900665f-59fa-498a-bd4a-6a18ce333be1 tags:
### Aufgabe 2.3: Bestimmung von $C$ und $L$ der in der Drosselkette verbauten Elemente
Aus Ihren Messergebnissen aus den Aufgaben 2.1 und 2.2 können Sie die Kapazität $C$ und die Induktivität $L$ der in der Drosselkette verbauten Elemente bestimmen. Pflanzen Sie die Unsicherheiten Ihrer Messungen fort und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit den technischen Daten zu diesem Versuch (siehe [Datenblatt.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md)).
Aus Ihren Messergebnissen aus den Aufgaben 2.1 und 2.2 können Sie die Kapazität $C$ und die Induktivität $L$ der in der Drosselkette verbauten Elemente bestimmen. Pflanzen Sie die Unsicherheiten Ihrer Messungen fort und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit den technischen Daten zu diesem Versuch (siehe [Datenblatt.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md)).
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%% Cell type:markdown id:e3ca3af1-b4a4-43c2-a5ef-fdcb219d01e2 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:4d3a151c-e819-41d4-bf88-c78fad286a26 tags:
### Aufgabe 2.4: Bestimmung der Phasendifferenz $\Delta\varphi$
- Stellen Sie den Verlauf von \$\Delta\varphi(\omega)$ für mindestens 6 bis 8 Werte von $\omega$ dar. Führen Sie die gleiche Messreihe sowohl für die gesamte Drosselkette, als auch für ein einzelnes $\pi$-Glied aus der Drosselkette durch und überzeugen Sie sich von den folgenden Eigenschaften:
- Stellen Sie den Verlauf von $\Delta\varphi(\omega)$ für mindestens 6 bis 8 Werte von $\omega$ dar. Führen Sie die gleiche Messreihe sowohl für die gesamte Drosselkette, als auch für ein einzelnes $\pi$-Glied aus der Drosselkette durch und überzeugen Sie sich von den folgenden Eigenschaften:
- Für **ein einzelnes $\pi$-Glied** gilt $\Delta\varphi(\omega_{0})=\pi$.
- Bei vorgegebener Frequenz ist $\Delta\varphi(\omega)$ für die **sechsgliedrige Drosselkette** gegenüber des einzelnen $\pi$-Glieds 6-mal größer.
- Bestimmen Sie, in einer weiteren Messreihe, $\omega(\Delta\varphi)$ für fünf vorgegebene Werte von $\Delta\varphi=1\pi,2\pi,3\pi,4\pi,5\pi$. Bestimmen Sie hieraus einen weiteren Messwert für $\omega_{0}$. Vergleichen Sie den so ermittelten Wert mit Ihrem Ergebnis aus Aufgabe 2.2.
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%% Cell type:markdown id:740a4609-c0e6-407a-ad79-9e27f8398adb tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:e38d8acc-e798-41b1-9dca-44b2eed9876a tags:
### Aufgabe 2.5: Reflexionen
Studieren Sie Reflexionen am Ende der Drosselkette qualitativ. Schließen Sie hierzu das Ende der Drosselkette (impedanzfrei) kurz und fügen Sie eine entsprechende Impedanz am Ketten anfang zu, um dort Reflexionen so weit wie möglich zu reduzieren. Schließen Sie eine rechteckförmige Wechselspannung an, beschreiben Sie, was Sie beobachten und diskutieren Sie, ob diese Beobachtungen Ihrer Erwartung entsprechen.
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%% Cell type:markdown id:13251a13-0619-4ae0-879e-e09ff0ac220c tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:773c93e4-744a-4424-8f18-ca1560d7cf7f tags:
## Aufgabe 3: Koaxialkabel
**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-3.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Aufgabe-3.md).**
### Aufgabe 3.1: Bestimmung der charakteristischen Impedanz $Z_{0}$
Bestimmen Sie $Z_0$ für $\omega\ll\omega_0$, analog zu Aufgabe 2.1. Hierzu können Sie eine rechteckförmige Spannung mit der Frequenz $\nu=1.1\,\mathrm{MHz}$ verwenden. (Die Grenzfrequenz von Koaxialkabeln liegt i.a. im $\mathrm{GHz}$-Bereich.)
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%% Cell type:markdown id:80615d85-3aca-4e97-b48c-a8da1e259710 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:3d15951f-f49b-4651-adef-6bcef329385a tags:
### Aufgabe 3.2: Bestimmung der Verzögerungszeit pro Länge $\tau'$
Bestimmen Sie die **Verzögerungszeit pro Länge des Kabels $\tau$'**. Tun Sie dies auf zwei verschiedene Arten:
- Indem Sie das Signal am Anfgang mit dem Signal am Ende des Kabels vegleichen. Verwenden Sie hierzu ein geeignetes recheckförmiges Signal und verwenden Sie das Oszilloskop im Zweikanalmodus.
- Bestimmen Sie die Laufzeit, indem Sie das Kabelende (impedanzfrei) kurzschließen und am Kabelanfang das am Kabelende reflektierte Signal mit dem Referenzsignal des Frequenzgenerators vergleichen. Wählen Sie auch hier eine rechteckförmige Wechselspannung.
- Vergleichen Sie beide Ergebnisse im Rahmen der bestimmten Unsicherheiten.
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%% Cell type:markdown id:b23623c2-99c7-4f9b-8e48-ada7f0cb6aa1 tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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%% Cell type:markdown id:0946bb22-ee97-49a8-9ec5-6e5602350eed tags:
### Aufgabe 3.3: Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten $\epsilon$
Bestimmen Sie $\epsilon$ aus den Werten, die Sie in den Aufgaben 4.1 und 4.2 bestimmt haben. Verwenden Sie hierzu alle Messungen, die Sie durchgeführt haben:
- Bestimmen Sie $\epsilon$ aus Ihrer Messung von $Z_{0}$ aus Aufgabe 4.1;
- Bestimmen Sie $\epsilon$ aus den beiden Messungen von $\tau'$ aus Aufgabe 4.2;
- Vergleichen Sie die von Ihnen bestimmten Werte für $\epsilon$ untereinander und vergleichen Sie sie mit der Erwartung aus den technischen Angaben zu diesem Versuch (siehe [Datenblatt.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md)).
- Vergleichen Sie die von Ihnen bestimmten Werte für $\epsilon$ untereinander und vergleichen Sie sie mit der Erwartung aus den technischen Angaben zu diesem Versuch (siehe [Datenblatt.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md)).
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%% Cell type:markdown id:8fd5a982-4f4c-4955-8d89-ccb47a63b81b tags:
**Lösung:**
*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
......
......@@ -32,12 +32,12 @@ Bestimmen Sie $\omega_{0}$ der Drosselkette wie folgt:
- Legen Sie eine **harmonische** Wechselspannung an. Wir schlagen $\nu\lesssim 1\hspace{0.05cm}\mathrm{MHz}$, $U_{0}\approx 6\hspace{0.05cm}\mathrm{V_{SS}}$ vor. Belassen Sie $Z_{\mathrm{A}}$ auf dem zuvor bestimmten Wert für $\omega\ll\omega_{0}$.
- Beobachten Sie das Eingangssignal und überzeugen Sie sich von der Frequenzunabhängigkeit der Eingangsspannung.
- Beobachten Sie das Ausgangssignal und erhöhen Sie $\omega$ schrittweise. Regeln Sie $Z_{\mathrm{A}}$ bei steigenden Werten von $\omega$ entsprechend Ihrer Erwartung für die Frequenzabhängigkeit von $Z_{0}$ (Gleichung **(3)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md)) nach, um Reflexionen in der Leitung zu vermeiden.
- Suchen Sie die Schwelle in $\omega$ auf, ab der die Drosselkette Signale mit $\omega>\omega_{0}$ als Tiefpass unterdrückt. Bestimmen Sie $\omega_{0}$ aus der Position für $\left|U_{n}\right|/\left|U_{0}\right|=1/10$.
- Beobachten Sie das Ausgangssignal und erhöhen Sie $\omega$ schrittweise. Regeln Sie $Z_{\mathrm{A}}$ bei steigenden Werten von $\omega$ entsprechend Ihrer Erwartung für die Frequenzabhängigkeit von $Z_{0}$ (Gleichung **(3)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md)) nach, um Reflexionen in der Leitung zu vermeiden.
- Suchen Sie die Schwelle in $\omega$ auf, ab der die Drosselkette Signale mit $\omega\gt\omega_{0}$ als Tiefpass unterdrückt. Bestimmen Sie $\omega_{0}$ aus der Position für $\left|U_{n}\right|/\left|U_{0}\right|=1/10$.
#### Aufgabe 2.3: Bestimmung von $C$ und $L$ der in der Drosselkette verbauten Elemente
Bestimmen Sie $C$ und $L$ aus den zuvor bestimmten Werten für $Z_{0}$ und $\omega_{0}$. Pflanzen Sie die Unsicherheiten Ihrer Messungen von $Z_{0}$ und $\omega_{0}$ entsprechend fort und vergleichen Sie mit den technischen Angaben im [Datenblatt.mb](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md) zu diesem Versuch.
Bestimmen Sie $C$ und $L$ aus den zuvor bestimmten Werten für $Z_{0}$ und $\omega_{0}$. Pflanzen Sie die Unsicherheiten Ihrer Messungen von $Z_{0}$ und $\omega_{0}$ entsprechend fort und vergleichen Sie mit den technischen Angaben im [Datenblatt.mb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/Datenblatt.md) zu diesem Versuch.
# Navigation
......
......@@ -59,7 +59,7 @@ $$
Z_{0}=\frac{\sqrt{\frac{L}{C}}}{\sqrt{1-\left(\frac{\omega}{\omega_{0}}\right)^{2}}} \qquad \text{mit:}\quad\omega_{0}=\frac{2}{\sqrt{L\,C}}
\end{equation}
$$
ab, gilt $Z_{\mathrm{E}}=Z_{\mathrm{A}}=Z_{0}$, d.h. die Ein- und Ausgangsimpedanzen nehmen den gleichen Wert $Z_{0}$ an. Bei $Z_{0}$ handelt es sich um den **Wellenwiderstand** der Vierpolschaltung (siehe Diskussion [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Leitungen.md)). Die Frequenz $\omega_{0}$ wird auch als **Grenzfrequenz** bezeichnet.
ab, gilt $Z_{\mathrm{E}}=Z_{\mathrm{A}}=Z_{0}$, d.h. die Ein- und Ausgangsimpedanzen nehmen den gleichen Wert $Z_{0}$ an. Bei $Z_{0}$ handelt es sich um den **Wellenwiderstand** der Vierpolschaltung (siehe Diskussion [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Leitungen.md)). Die Frequenz $\omega_{0}$ wird auch als **Grenzfrequenz** bezeichnet.
Der Zähler in der Gleichung für $Z_{0}$ leitet sich, für den Spezialfall $R=G=0$, aus Gleichung **(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Vierpole_und_Leitungen/doc/Hinweise-Leitungen.md) ab. Der Nenner ergibt sich aus der Zeitabhängigkeit eines harmonischen Eingangssignals. Die in **Skizze 4** dargestellte Schaltung zeigt ein $LC$-Glied mit der Induktivität $L$ und zwei in Reihe geschalteten Kapazitäten mit Gesamtkapazität $C_{\mathrm{}ges}=C/4$, woraus sich der Faktor $2$ in der Definition von $\omega_{0}$ erklärt. Bei $\omega_{0}$ handelt es sich um die imaginären Quasi-Resonanzfrequenz des $LC$-Schwingkreises. Der Faktor
$$
......
......@@ -25,7 +25,7 @@ Er sollte im Frequenzbereich von einigen $\mathrm{kHz}$ bis zu einigen $\mathrm{
#### Aufgabe 3.1: Bestimmung von $Z_{0}$
Bestimmen Sie $Z_{0}$ analog zu Aufgabe 3.1. Verwenden Sie hierzu eine rechteckförmige Wechselspannung mit $\nu\approx 1,1\hspace{0.05cm}\mathrm{MHz}$.
Bestimmen Sie $Z_{0}$ analog zu Aufgabe 2.1. Verwenden Sie hierzu eine rechteckförmige Wechselspannung mit $\nu\approx 1,1\hspace{0.05cm}\mathrm{MHz}$.
#### Aufgabe 3.2: Bestimmung der Verzögerungszeit pro Länge $\tau'$
......@@ -39,7 +39,7 @@ Bei $\tau'$ handelt es sich um den Kehrwert der Gruppengeschwindigkeit $v$ im Ka
#### Aufgabe 3.3: Bestimmung von $\epsilon$
Bestimmen Sie $\epsilon$ aus den Werten, die Sie in den Aufgaben 4.1 und 4.2 bestimmt haben:
Bestimmen Sie $\epsilon$ aus den Werten, die Sie in den Aufgaben 3.1 und 3.2 bestimmt haben:
- Die Bestimmung aus dem gemessenen Wert von $Z_{0}$ erfolgt über Gleichung **(2)**, unter Verwendung der Parameter $d_{a}$ und $d_{i}$.
- Bestimmen Sie für jeden Wert von $\epsilon$ auch die entsprechende Unsicherheit durch Fehlerfortpflanzung.
......
......@@ -22,7 +22,7 @@ Im Mittelpunkt jedes physikalischen Experiments steht die **[Messung](https://de
Mit diesem Praktikumsvorversuch, den alle Praktikumsteilnehmer:innen, am ersten Tag des P1, gemeinsam mit Ihren Tutor:innen durchführen, werden wir Sie anhand eines einfachen physikalischen Vorgangs mit den wichtigsten Methoden der computergestützten Datenverarbeitung in der modernen Physik vertraut machen. Im Laufe des P1 werden Sie erfahren, dass geschicktes Messen, mit Hilfe einer intelligenten Anordnung zur Erfassung und Weiterverarbeitung der Daten, schnell zur Messkunst avancieren kann, und dass die physikalische Messung untrennbar mit den Methoden der [Parameterschätzung in der Statistik](https://de.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A4tzfunktion) verbunden ist. Wir gehen davon aus, dass diejenigen unter Ihnen, die Physik als Hauptfach studieren den einführenden Kurs *Computergestützte Datenauswertung* (GgDa) am KIT besucht haben. Das P1 (sowie das P2 im folgenden Semester) bietet Ihnen eine Plattform, die Methoden, die Sie dort kennengelernt haben wiederholt für reelle, physikalische Messungen einzusetzen. Weiterführende Kurse, um die Methoden der Datenanalyse, wie Sie sie in der Physik benötigen, von Grund auf zu erlernen, werden im weiteren Verlauf des Physikstudiums am KIT angeboten. Für diejenigen unter Ihnen, die Physik im Nebenfach studieren, sollen dieser und die folgenden Versuche des P1 einen unverstellten Einblick in den Messalltag eines Physikers geben. Sie erhalten zur Bewältigung gesonderte Unterstützung durch unsere Tutor:innen und die Dozenten.
Als Aufgabe wählen wir die Bestimmung der [Erdbeschleunigung](https://de.wikipedia.org/wiki/Schwerefeld) $g$ mit Hilfe eines Pendels, wie Sie sie im P1-Versuch [Pendel](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/tree/main/Pendel) selbst durchführen werden. Wir haben mit Hilfe der kostenfreien Anwendung [phyphox](https://phyphox.org/de/home-de/) der RWTH Aachen einen reellen Datensatz vorbereitet den Sie, im Rahmen dieses Vorversuchs, weiterverarbeiten werden. Zur Aufzeichnung der Daten bestanden bis auf den Besitz eines Smartphones kaum apparative Voraussetzungen. Sie könnten das hier vorgestellte Experiment also auch bei sich zu Hause wiederholen und Ihre Ergebnisse mit denen aus diesem und dem P1-Versuch Pendel vergleichen.
Als Aufgabe wählen wir die Bestimmung der [Erdbeschleunigung](https://de.wikipedia.org/wiki/Schwerefeld) $g$ mit Hilfe eines Pendels, wie Sie sie im P1-Versuch [Pendel](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Pendel) selbst durchführen werden. Wir haben mit Hilfe der kostenfreien Anwendung [phyphox](https://phyphox.org/de/home-de/) der RWTH Aachen einen reellen Datensatz vorbereitet den Sie, im Rahmen dieses Vorversuchs, weiterverarbeiten werden. Zur Aufzeichnung der Daten bestanden bis auf den Besitz eines Smartphones kaum apparative Voraussetzungen. Sie könnten das hier vorgestellte Experiment also auch bei sich zu Hause wiederholen und Ihre Ergebnisse mit denen aus diesem und dem P1-Versuch Pendel vergleichen.
## Lehrziele
......@@ -36,11 +36,11 @@ Wir listen im Folgenden die wichtigsten **Lehrziele** auf, die wir Ihnen mit dem
## Versuchsaufbau
Wir haben die Anwendung [phyphox](https://phyphox.org/de/home-de/) auf ein Smartphone geladen und das Smartphone mit Klebestreifen auf eines der [Reversionspendel](https://de.wikipedia.org/wiki/Reversionspendel) aus dem P1-Versuch [Pendel](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/tree/main/Pendel) montiert. Für die Messung haben wir die Anwendung **Beschleunigung (ohne $g$)** verwendet. Der Versuchsaufbau ist im folgenden Bild skizziert:
Wir haben die Anwendung [phyphox](https://phyphox.org/de/home-de/) auf ein Smartphone geladen und das Smartphone mit Klebestreifen auf eines der [Reversionspendel](https://de.wikipedia.org/wiki/Reversionspendel) aus dem P1-Versuch [Pendel](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Pendel) montiert. Für die Messung haben wir die Anwendung **Beschleunigung (ohne $g$)** verwendet. Der Versuchsaufbau ist im folgenden Bild skizziert:
<img src="./figures/PendelVorversuch.png" style="zoom:100%;" />
Wir haben das Pendel in Schwingung versetzt, die resultierende Bewegung mit Hilfe der im Smartphone eingebauten Beschleunigungssensoren ausgelesen und uns die resultierenden Datensätze im [*csv*-Format](https://de.wikipedia.org/wiki/CSV_(Dateiformat)) per Mail zugeschickt. Außerdem haben wir alle für unsere Messung relevanten äußeren Parameter mit Unsicherheiten festgehalten. Alle wichtigen Informationen zu Pendel und Smartphone haben wir aus der Anleitung des P1-Versuchs [Pendel](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/tree/main/Pendel) und den im Internet verfügbaren Datenblättern des Smartphones bezogen. Zum Teil haben wir die Abmessungen des Smartphones noch einmal mit einfachen Mitteln nachvollzogen. Dort, wo uns keine Informationen zu Unsicherheiten vorlagen haben wir sie abgeschätzt. Die Datensätze, die wir aufgenommen haben finden Sie nach dem *Download* des Versuchs in Ihrer Arbeitsumgebung auf dem Jupyter-Server.
Wir haben das Pendel in Schwingung versetzt, die resultierende Bewegung mit Hilfe der im Smartphone eingebauten Beschleunigungssensoren ausgelesen und uns die resultierenden Datensätze im [*csv*-Format](https://de.wikipedia.org/wiki/CSV_(Dateiformat)) per Mail zugeschickt. Außerdem haben wir alle für unsere Messung relevanten äußeren Parameter mit Unsicherheiten festgehalten. Alle wichtigen Informationen zu Pendel und Smartphone haben wir aus der Anleitung des P1-Versuchs [Pendel](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Pendel) und den im Internet verfügbaren Datenblättern des Smartphones bezogen. Zum Teil haben wir die Abmessungen des Smartphones noch einmal mit einfachen Mitteln nachvollzogen. Dort, wo uns keine Informationen zu Unsicherheiten vorlagen haben wir sie abgeschätzt. Die Datensätze, die wir aufgenommen haben finden Sie nach dem *Download* des Versuchs in Ihrer Arbeitsumgebung auf dem Jupyter-Server.
## Wichtige Hinweise zum Versuch
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%% Cell type:markdown id:63928e93-14b9-4c8a-ae93-bbc59b63971c tags:
# Verwendung der Skripte von PhyPraKit auf dem Jupyter-server
Die folgenden Beispiele demonstrieren, wie Sie die wichtigsten Skripte der Skripten-Sammlung [PhyPraKit](https://etpwww.etp.kit.edu/~quast/PhyPraKit/htmldoc/) aus der Konsole des Jupyter-servers oder direkt aus einer Code-Zelle eines Jupyter-notebooks aufrufen.
Skripte, die Ihnen nützlich sein können sind:
- `run_phyFit.py`: Dieses Skript erlaubt es Ihnen Anpassungen von Modellen an Ihre Messdaten vorzunehmen;
- `plotData.py`: Dieses Skript erlaubt es Ihnen Ihre Datenpunkte (mit Unsicherheiten) darzustellen;
- `plotCSV.py`: Dieses Skript erlaubt es Ihnen Datenpunkte, die im [csv](https://de.wikipedia.org/wiki/CSV_(Dateiformat))-Format vorliegen graphisch darzustellen;
- `csv2yml.py`: Dieses Skript erlaubt es Ihnen Daten, die im csv-Format vorliegen ins *yaml*-Format zu übersetzen, so dass Sie sie für die oben angeführten Skripte verwenden können.
Sie können grundsätzlich jedes dieser Skripte mit der Option `--help` aufrufen, um mehr über die genau Verwendung zu erfahren. Aus der Konsole würde die Verwendung z.B. so aussehen:
```
h4515@jupyter-ph4515:~/p1-for-students$ run_phyFit.py --help
usage: run_phyFit.py [-h] [-v] [-r] [-n] [-s] [-c] [--noband] [-f FORMAT] filename [filename ...]
Perform a fit with PhyPraKit.phyFit package driven by input file
positional arguments:
filename name(s) of fit input file(s) in yaml format
options:
-h, --help show this help message and exit
-v, --verbose full printout to screen
-r, --result_to_file store results to file
-n, --noplot suppress ouput of plots on screen
-s, --saveplot save plot(s) in file(s)
-c, --contour plot contours and profiles
--noband suppress 1-sigma band around function
-f FORMAT, --format FORMAT
graphics output format, default=pdf
```
In der Konsole können Sie jedes der oben aufgeführten Skripte mit Hilfe der sog. *Tab-completion* vervollständigen. Der Aufruf des Skripts `run_phyFit.py` z.B. mit dieser [`yaml`-Datei](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/tools/PhyPraKit_example.yaml) sieht wie folgt aus:
In der Konsole können Sie jedes der oben aufgeführten Skripte mit Hilfe der sog. *Tab-completion* vervollständigen. Der Aufruf des Skripts `run_phyFit.py` z.B. mit dieser [`yaml`-Datei](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/tools/PhyPraKit_example.yaml) sieht wie folgt aus:
```
run_phyFit.py tools/PhyPraKit_example.yaml
```
Beachten Sie in diesem Fall die Optionen `--format`und `-s`zum speichern der graphischen Darstellung im gewünschten Format.
Sie können die Skripte auch aus der Code-Zelle des Jupyter-notebooks aufrufen. Hierzu können Sie das Jupyter-notebook [Magic command](https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html) `%run` verwenden. In diesem Fall ist es allerdings notwendig den vollen Pfad zum entsprechenden Skript (`/opt/conda/bin/`), der für alle Skripte gleich ist, anzugeben.
Sie finden ein Beispiel für den Aufruf des Skripts `run_phyFit.py`mit der oben angegebenen [`yaml`-Datei](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/tools/PhyPraKit_example.yaml) im Folgenden:
Sie finden ein Beispiel für den Aufruf des Skripts `run_phyFit.py`mit der oben angegebenen [`yaml`-Datei](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/tools/PhyPraKit_example.yaml) im Folgenden:
%% Cell type:code id:7a5c1812-b76e-424d-89fc-698d5509a5af tags:
``` python
%run /opt/conda/bin/run_phyFit.py PhyPraKit_example.yaml
```
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