Modernste Experimentiertechnik selbst erleben!

Englisch, Deutsch, Mathematik – und dazwischen Laborphysik. Dieses Unterrichtsfach am Technischen Gymnasium soll dazu dienen, eine harmonische Verbindung zwischen Theorie und Praxis in der Physik herzustellen. Dabei spiegeln die Verwendung von Computern, den dazu gehörenden Messwerterfassungssystemen und vernetzte Auswertungssysteme die Kenntnisgewinnung zu Themen aus Wissenschaft und Technik wider, denn Technik ist angewandte Physik.

Im Schuljahr 2016/2017 erlernen 146 Schüler der Jahrgangsstufen eins und zwei aus dem Technischen Gymnasium der Feintechnikschule bei ihrem Lehrer Herrn Jung den Umgang mit modernster Experimentiertechnik in 14 verschiedenen Experimenten. Die zu bearbeitenden Themen decken dabei die physikalischen Teilgebiete Mechanik, Elektrotechnik, Optik (Spektralanalyse), Atomphysik und Quantenphysik ab. Natürlich sind die Experimente so angelegt, dass Hauptinhalte der Abiturprüfung Physik angesprochen werden. Stellvertretend für diesen Anspruch seien hier die Experimente „E 08 Bestimmung der Elementarladung eines Elektrons” und „A 01 Der Frank Hertz-Versuch” genannt. Gerade diese Themen waren in den letzten Jahren schon mehrfach Inhalte von Abituraufgaben am TG.

Besonders gefördert wird dabei die Entwicklung von Schlüsselqualifikationen im Umgang mit Rechnern. Zu jedem Experiment wird von den Schülern ein Protokoll abgegeben, das zu 100% digital ist. Textgestaltung, Bildformatierungen, EXCEL-Anwendungen, grafische Gestaltungen und die Verwendung eines Formeleditors sind nur einige der Qualifikationen, die sich die Schüler im Umgang mit netzwerkgestützten Experimentieranlagen aneignen. Jedes Protokoll wird bewertet und die Summe der Noten zu 20% mit der Physiknote pro Kurs verrechnet.

Bild 1 zeigt ein Experiment aus dem Stoffgebiet Quantenphysik. Das Röntgengerät ist mit einem PC und zugehöriger Software gekoppelt. Ein Röntgenstrahl wird von einem drehbar gelagerten NaCl-Kristall reflektiert und ein Geiger-Müller-Zählrohr zeichnet die typische Interferenz-Kurve auf dem Computer auf. Durch Analyse der Kurve und einige Rechenschritte wird dann die sog. BRAGG-Gleichung angewendet und das Plancksche Wirkungsquantum h berechnet.

Im Bild 2 sind auf dem Monitor die typischen Spektrallinien einer Helium-Spektrallampe dargestellt. Auch hier werden die Spektrallinien softwaregestützt ermittelt und in das Protokoll eingetragen. Bemerkenswert dabei ist, dass das Spektrometer uns über den Monitor ein Bild zeigt, was unsere Augen so nicht wahrnehmen können.

Obwohl Laborphysik oft in den letzten Stunden eines anstrengenden Schultages liegt, zeigen meine Schüler sehr viel Interesse und ein hohes Maß an Verantwortung im Umgang mit der teilweise sehr teuren Technik. Wir haben uns in den letzten Jahren ein Qualitätsniveau geschaffen, das teilweise auch von Universitäten und Hochschulen nicht übertroffen wird.

Aus diesem Grund ist es erfreulich, dass das physikalische Praktikum am TG der Feintechnikschule von einigen Hochschulen und Universitäten auf Antrag angerechnet werden kann.

Peter Jung

Diplomlehrer Ph/Ma