Am 22.1.2024 besuchte der Physik-Grundkurs des Jahrgangs 12 der GGS Neunkirchen zusammen mit Frau Servatius das physikalische Grundpraktikum der Universität des Saarlandes. Die Motivation dieses Unterrichtsgangs lag darin, dem Schülerinnen und Schülern Einblicke in das Studium und die Berufsaussichten von Naturwissenschaftlern, insbesondere von Physikern, zu bieten. Unerwartet stellte sich heraus, dass die
UdS sogar den Ausbildungsberuf des Glasbläsers anbietet. Zusätzlich zu den Einblicken in die Berufswelt wurden Experimente präsentiert und durchgeführt, die in Schulen nicht realisierbar sind. Dr. Thomas John führte die Gruppe durch die Räume des physikalischen Grundpraktikums und präsentierte Experimente zu elektrischen und magnetischen Feldern, die dem Lehrplan entsprechen. Hierbei konnten die Schülerinnen und Schüler geladene Öltropfen beobachten, die im elektrischen Feld eines Millikan-Kondensators schwebten, aufstiegen oder absanken.
Robert Millikan hatte mithilfe dieser Versuche die Ladung der Tropfen bestimmt und erkannt, dass ihre Ladungen keine beliebigen Werte annahmen, sondern immer ein ganzzahliges Vielfaches eines bestimmten Wertes waren. Dies führte zur Schlussfolgerung, dass die Ladungsmenge Q eine gequantelte Größe ist, und er prägte den Begriff der „Elementarladung“, also der Ladung eines Elektrons. Diese wegweisenden Erkenntnisse wurden 1923 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt. Am Versuchsaufbau des Fadenstrahlrohrs konnten die Schülerinnen und Schüler die ablenkende Wirkung der Lorentzkraft auf Elektronen beobachten. Elektronen, die durch den glühelektrischen Effekt freigesetzt wurden, wurden in einem gasgefüllten Glaskolben beschleunigt, wodurch ein sichtbarer Elektronenstrahl entstand. Durch die von Helmholtzspulen erzeugten variablen Magnetfelder wurde der Strahl abgelenkt und schließlich auf eine Kreisbahn geführt. Anhand des Bahnradius konnte unter Zuhilfenahme der Ergebnisse des Millikan-Versuchs die Masse eines Elektrons ermittelt werden.
Passend zum Thema zeigte Dr. John verschiedene Experimente mit Rohren, bei denen ein Plasmaball genutzt wurde, um eine Neonröhre in ein Leuchtschwert zu verwandeln – möge die Macht mit uns sein! Zum Abschluss wurde den Schülerinnen und Schülern vermittelt, dass ihre Smartphones oder Tablets als mobile Labore genutzt werden können. Diese Geräte sind mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die ständig Position, Ausrichtung, Neigungswinkel zum Erdmagnetfeld, Höhe, Luftdruck sowie Geschwindigkeit und Beschleunigung messen. Die App „Phyphox“, entwickelt von der RWTH Aachen, ermöglicht die Nutzung dieser Sensoren zu Messzwecken. Die Daten werden automatisch grafisch dargestellt, und die Messwerte können als Tabellen exportiert werden. Durch das Platzieren des Smartphones beispielsweise auf dem Brustkorb während man auf dem Boden liegt, kann die durch den Herzschlag verursachte Beschleunigung des Smartphones nach oben und unten gemessen werden. Auf diese Weise wird der eigene Herzschlag im Prinzip sichtbar gemacht. Natürlich ist der Graph nicht so detailliert wie bei einem EKG beim Kardiologen, aber er gibt einen nahen Einblick für alle, deren Herz für das Fach Physik schlägt!
Um 13 Uhr musste die Gruppe schließlich die Räume verlassen, da der normale Praktikumsbetrieb kurz darauf begann und Studierende ihre Experimente durchführen wollten. Erfreulicherweise traf die Gruppe dabei einen ehemaligen Schüler ihrer Schule, der mittlerweile im dritten Semester Physik und Mathematik auf Lehramt studierte. Die besten Wünsche wurden Jannick für ein erfolgreiches Studium ausgesprochen, und die Hoffnung wurde geäußert, dass er in ein paar Jahren wieder an die GGSNK zurückkehren wird – dann natürlich auf die andere Seite des Pults! Wer beim Lesen Interesse an Physik entwickelt hat, sollte sich unbedingt den folgenden Termin vormerken: Am 8. Juni findet an der Universität des Saarlandes der Tag der offenen Tür statt. Dies bietet eine gute Gelegenheit, in alle Fachbereiche der Uni hineinzuschnuppern – es gibt schließlich angeblich noch andere interessante Dinge außerhalb der Physik…
