Fachgespräch an der Lasermaschine (Bild: Photonics BW)

Am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart können Kinder die Faszination der Lasertechnik entdecken. Bei Vorführungen an der Laserschneidemaschine

Der lasergeschnittene Erinnerungselefant (Bild: Photonics BW)

erleben sie Licht als effizientes Werkzeug und dürfen die Mitarbeiter des Instituts alles fragen, was sie interessiert, von „was macht das Licht mit dem Blech?“ bis zu „was ist in den Schubladen unter dem Tisch?“ (die Auffangbehälter für die Blech-Abfälle).
Zur Erinnerung bekommen die Kinder dann ein frisch ausgeschnittenes Blech, aus dem sich mit ein paar Handgriffen ein echter Elefant biegen lässt.

Kontakt:

Prof. Thomas Graf

IFSW, Universität Stuttgart

graf@ifsw.uni-stuttgart.de

www.ifsw.uni-stuttgart.de

Reichweitenbestimmung (Bild: Universität Ulm)

Vom 7. bis 11. März 2011 waren 32 Schülerinnen und Schüler der 5. und 6. Klasse an der Uni Ulm unter dem Motto: Kinder entdecken Natur und Technik.
Organisiert wurde das Camp von der Ulmer 3-Generationen-Uni (u3gu) unter der fachlichen Leitung von Studiendirektorin Elisabeth Frank, unterstützt von Senior Consultants und Mitgliedern des AK Solar. Vorträge mit den Titeln: „Spannung und Co., die Sonne fangen, den Sonnenstrahlen auf der Spur, Candela, Lux und Löten“ wurden ergänzt durch Experimente mit Solarzellen, Leuchtdioden und dem Luxmeter.

Experimente mit Licht (Bild: Universität Ulm)

Als krönender Abschluss wurde dann ein Hubschrauber gebaut, dessen Rotor sich im Sonnenlicht, getrieben von einer Solarzelle, dreht.
Weitere Themen der u3gu sind: „Magnetismus und Elektromagnetismus“,„Licht und Schatten- auf der Erde und im Weltall“, „Die Astronomische Uhr von Ulm“„, Raketenprojekt – oder wie Kindergeburtstage spannend werden“, „Der Schneider von Ulm – oder Kinder entdecken das Fliegen“, „Experimentierkästen unter der Lupe“., “Optik”, “Schweben, Schwimmen, Sinken – in Wasser und in Luft”, “Der Traum vom Fliegen”, “Sterne und Weltraum”, “Solarenergie und Technologie”.

Mehr Information

Kontakt:

Angela Spittel-Sommer

Universität Ulm

angela.spittel-sommer@uni-ulm.de

www.uni-ulm.de/einrichtungen/zawiw/u3gu.html

Polarisiertes Licht kann Spannungsverläufe innerhalb eines mechanisch belasteten Werkstückes aufzeigen (Bild: experimenta)

Die Akademie junger Forscher, das Schüler-Forschungs-Zentrum der experimenta, bietet in verschiedenen Laboren Kindern und Jugendlichen die Möglichkeit, in Kursen zu verschiedenen Themen naturwissenschaftliche und technische Zusammenhänge selbst zu entdecken.

Eine Schülerin justiert einen Versuchsaufbau – Grundlage für alle optischen Experimente (Bild: experimenta)

Im Kurs “Optik” können Schülerinnen und Schüler der Klassen 12-13 bis zu acht verschiedene Stationen aus den Gebieten Spektroskopie, Interferometrie, Laserphysik und bildgebende Verfahren mit anspruchsvoller und moderner Ausstattung nutzen. Während eines Kurses durchlaufen sie in kleinen Gruppen 2-3 Stationen und untersuchen dort z.B. Spektren von Lichtquellen mit einem Spektroskop, geheimnisvolle Proben im Computertomographen oder Spannungsverläufe in Materialproben mit dem Polariskop.
Mit optischer Spektroskopie wird untersucht, wie das Licht verschiedener kommerzieller Leuchtmittel (Glühlampe, Energiesparlampe, Leuchtdiode etc.) zusammengesetzt ist. Es ist aber auch möglich, das Spektrum einer Wasserstoff-Gasentladung aufzunehmen. Im Doppelspalt-Experiment wird die Interferenzfigur eines Laserstrahles vermessen, ggf. kann der Versuch um die Untersuchung des Verhaltens von Einzelphotonen am Doppelspalt ergänzt werden.
Die Wellenlänge eines Lasers sowie die Brechzahl von Luft werden mit einem Michelson-Interferometer bestimmt und mit einer Wärmebildkamera sehen die Jugendlichen sehr anschaulich, welche Temperaturverteilung verschiedene Objekten besitzen – und können auf einfache Art die kälteste Nase im Kurs bestimmen.
Die Methode der Spannungsoptik untersucht mit Hilfe polarisierten Lichtes Spannungsverläufe innerhalb eines mechanisch belasteten Werkstückes. Damit lassen sich bruchgefährdete Stellen erkennen.
Die Computertomographie ist aus der modernen Medizintechnik nicht mehr wegzudenken, um in das Innere des Körpers zu blicken. Im Kurs wird  damit der Aufbau eines Legomodells studiert oder der Inhalt von Kinder-Überraschungseiern bestimmt.

Kontakt:

Dr. Thomas Wendt

experimenta gGmbH

07131-88795-302

ajf@experimenta-heilbronn.de

www.experimenta-heilbronn.de

Scannendes Nahfeldmikroskop (SNOM) (Bild: WITec GbmH)

Was sich alles hinter der Entwicklung hochauflösender Mikroskope verbirgt, erfuhr der Schüler Stefan Blücher Anfang Mai bei seiner BOGY-Woche bei der WITec GmbH in Ulm, in der er die Arbeitswelt von Physikern erkunden wollte. Er lernte die physikalischen Hintergründe der Nahfeldmikroskopie (Scanning Near-field optical Microscopy (SNOM oder NSOM)), der Raman-Mikroskopie, der konfokalen Mikroskopie und der Rasterkraftmikroskopie (AFM) kennen.

Neben den Arbeitsabläufen bei WITec, die ihm zeigten, dass der Bau eines Mikroskops ein richtiges Teamprojekt ist und die Produktionsabläufe von der Vormontage bis zum Aufbau beim Kunden gut abgestimmt werden müssen, bot sich ihm die Gelegeneit zu einer Exkursion zu einer Metallverarbeitungsfirma. Hier bekam er ein Gefühl dafür, was es für eine Arbeit ist, selbst kleinste Teile passgenau herzustellen. Das wurde anschließend bei praktischen Übungen an der Drehbank noch verstärkt.

„Mein persönliches Fazit über die BOGY-Woche fällt absolut positiv aus. Ich konnte in dieser Woche einen kurzen aber sehr informativen Einblick in die Arbeitswelt eines Physikers gewinnen. Darüber hinaus hatte ich sogar noch die Möglichkeit kurz andere Berufe zu erkunden.

Im großen Ganzen, war das BOGY-Praktikum ein sehr gelungenes Hineinschnuppern in die Arbeitswelt und eine schöne Abwechslung zum Schulalltag.“

Kontakt:

Dr. Joachim Koenen
WITec GmbH
Tel. 0700 /94832-366
info@witec.de

www.witec.de

Hans Meyer, Entwicklungsleiter bei j&m Analytik, informiert Schülerinnen und Schüler über die Technik der Spektroskopie und die betreffenden Berufsfelder (Bild: Photonics BW)

Knapp 400 Schülerinnen und Schüler des Parler Gymnasiums, Hans-Baldung-Gymnasiums, Scheffold-Gymnasiums und des Heubacher Rosenstein-Gymnasiums nutzten am 14. Oktober die Gelegenheit, sich bei der von BBQ Berufliche Bildung gGmbH dem Bildungsträger für Südwestmetall, organisierten Berufs- und Ausbildungsmesse am Parler Gymnasium in Schwäbisch Gmünd über technisch-wissenschaftliche Berufsmöglichkeiten in der Region zu erkunden. Im Bereich der Optischen Technologien informierte die J&M Analytik GmbH über

Eva Kerwien von Photonics BW im Beratungsgesprächmit einer Schülergruppe (Bild: Photonics BW)

Ausbildungsmöglichkeiten und Berufe im Umfeld der Spektroskopie, die EMAG Holding GmbH zeigte das Laserschweißen als spannende und aus der Getriebefertigung nicht mehr wegzudenkenden Technologie. Photonics BW, das Kompetenznetz für Optische Technologien in Baden-Württemberg, bot den interessierten Schülerinnen und Schülern der 10. und 11. Klasse darüber hinaus Informationen über Ausbildungsberufe und Studienmöglichkeiten und weitere mögliche Arbeitgeber im Bereich der Photonik.
Die Messe war gleichzeitig Auftaktveranstaltung für die Schüler-Ingenieur-Akademie 2011/2012, bei der interessierte Schülerinnen und Schüler ein Jahr lang ein technisches Projekt mit Firmen und Hochschulen bearbeiten.
Weitere Aussteller waren die Firmen Fein, Weleda, ZF Lenksysteme, Renz und Ricardo.

Bericht in der Remszeitung

Kontakt:

Bernd Foltin
BBQ Berufliche Bildung gGmbH
07361/5267-0
bfoltin@bbq-online.de

Experimente mit dem Brennglas (Bild: Kinderuni Furtwangen)

34 Kinder zwischen 10 und 14 Jahren mit Begeisterung für Technik und Forschung konnten im Sommer an der Hochschule Furtwangen einen ersten, echten Einblick in das Studentenleben bekommen. Sie hörten Vorlesungen rund um die Solartechnik und lernten in einem Labor wie die Anwenderbeobachtung „Eye-Tracking“ funktioniert, bei der mit Kameras aufgezeichnet wird, wohin sich der Blick des Probanden beim Betrachten einer Homepage oder einer Zeitung wendet und wie lange er wo verweilt.

Kochen mit Sonnenenergie (Bild: Kinderuni Furtwangen)

Mit dieser Methode untersuchten die Junior-Studenten dann selbst die Homepage der Kinderuni und lernten auch die Auswertung kennen, die eventuell zu Veränderungen einer Seite führt.
Weiter lernten sie die “Virtual reality” kennen, also eine von Computern erzeugte künstliche Wirklichkeit. Hier konnten die Kinder mit einer Spezialbrille in Wirklichkeit gar nicht vorhandene Gegenstände räumlich sehen, bewegen und sogar bearbeiten. Das Besondere dabei war ein von der Hochschule Furtwangen selbst entwickeltes System, wodurch man für die künstliche Wirklichkeit nicht mehr riesige, teure Spezialcomputer benötigt, sondern eine gängige Spielkonsole. Es konnten auch 3D-Filme über einen iPod betrachtet oder selbst eine 3D-Brille hergestellt werden.
Wie gut die Schülerinnen und Schüler in der Vorlesung aufgepasst hatten, wurde bei der Betriebsbesichtigung bei der Firma RENA deutlich: Wolfgang Mahler wollte den jungen Besuchern die Solaranlage vorführen und die Funktionsweise der Solarzellen erklären. Doch die Nachwuchs-Studenten erklärten: “Alles schon bekannt!” Stattdessen erklärten sie dem verdutzten Wolfgang Mahler komplett die Funktionsweise und die theoretischen Grundlagen einer Solarzelle, unterstützt durch entsprechende Grafiken an der Tafel, nachdem sie zwei Tage zuvor die Solarzelle in der Vorlesung ausführlich kennen gelernt hatten.
Durch ein ausgiebiges Freizeitprogramm am Nachmittag kommt auch die Bewegung und der Spaß nicht zu kurz.
Veranstalter ist der gemeinnützige Verein Kinderuni Furtwangen e.V., der gemeinsam mit der Hochschule Furtwangen die Kinderuni ins Leben gerufen hat. Unterstützt wird das Projekt durch regionale Sponsoren wie die RENA GmbH sowie die Sparkasse Schwarzwald-Baar. Diese teilen sich die anfallenden Kosten mit den Eltern der Kinder. Weitere Sponsoren-Unternehmen ermöglichen sogar zusätzliche Vollstipendien für finanziell benachteiligte Familien. So standen 2011 10 Plätze als Vollstipendium zur Verfügung.
Sponsoren 2011 waren: Visenso GmbH, SBS Feinwerktechnik GmbH, die Volksbank Triberg, EGT Energiehandel GmbH, die Eurest GmbH, Metzgerei Braun, der Lions Club Triberg und die Rotarier Furtwangen-Triberg.

Ein einfacher Versuchsaufbau zu den Grundprinzipien der Optik - eine leere Röhre und eine mit Zerstreuungslinse simulieren die "Wand" und das "Spionagewerkzeug" (Bild: Goldberg-Gymnaasium)

Mit einer Spende verschiedenster Optik-Komponenten durch die HEBO Spezialglas GmbH konnte bei den P-Tagen am Goldberg-Gymnasium in Sindelfingen eine zusätzliche Versuchsstation zur Optik angeboten werden: Der „Spion“.

Eingepackt in eine Geschichte konnten an der Station die Schülerinnen und Schüler durch zwei Pappröhren sehen, eine ohne optische Komponenten und eine mit einer starken Zerstreuungslinse. Die Röhre ohne Optik simulierte eine 20 cm dicke Wand, die aus Sicherheitsgründen nur ein einfaches Loch mit etwa 4 cm Durchmesser hat, durch das man die Außenwelt beobachten kann. Die „Nachwuchsspione“ konnten nun zum Vergleich durch beide Röhren schauen und zeichneten anschließend auf, was mit und ohne Linse gesehen werden konnte. Auf diese Weise konnten sie die Strahlenoptik praktisch nachvollziehen.

Marcus Heuschmid und Frank Bock, die Geschäftsführer von HEBO Spezialglas, übergeben Optik-Komponenten für Schulexperimente an Photonics BW (Bild: Photonics BW)

Die P-Tage sollen intensives, handlungsorientiertes Lernen fördern und finden am Vormittag über mehrere größere Zeitblöcke hinweg statt. Der Stundenplan und das 45-Minuten-Raster werden aufgehoben, damit der Tag sachgemäß geplant werden und die Lerngruppen sich einen ganzen Vormittag lang einem Thema gründlich widmen können. Goldberg-Gymnasium Sindelfingen, HEBO Spezialglas GmbH

Kontakt:

Richard Bühler
Goldberg-Gymnasium Sindelfingen
kurbuehler@t-online.de

Der Tageslichtprojektor als Sonnenersatz (Bild: FEG Stuttgart)

Modellautos in drei Antriebs-Kategorien waren im NwT-Unterricht am Friedrich-Eugens-Gymnasium Stuttgart am Start: Solarzelle, Brennstofzelle und Hybrid mit Solar- und Brennstoffzelle kombiniert.

Zuvor hatte der Ingenieur Heiko Beil von Daimler demonstriert, wie mit dem Licht des Overheadprojektors in Solarzellen eine Spannung erzeugt wird, mit der in den Brennzellenkammern aus Wasser Wasserstoff hergestellt werden kann. Beim Betrieb des Modellautos reagiert dann umgekehrt der Wasserstoff des Wassers mit Sauerstoff. Dabei entsteht elektrische Energie, welche die Flitzer antreibt und als Nebenprodukt Wasser liefert.

Der Ingenieur Heiko Beil erläutert die Theorie der Brennstoffzelle (Bild: FEG Stuttgart)

Das Ziel des Besuchs von Herrn Beil am FEG, der im Rahmen der Daimler-Aktivität Tech@School stattfand, war, den Schülern einerseits die umweltfreundliche Antriebstechnik von Solar- und Brennstoffzelle näherzubringen und ihnen andererseits die Arbeit eines Ingenieurs nahezubringen.

Sein eigenes Arbeitsfeld in der Dieselmotor-Entwicklung stellte er begeistert vor und erweckte den Eindruck, dass ihm seine Tätigkeit große Freude macht. Die Schülerinnen und Schüler staunten nicht schlecht, was sie aus den Gebrauchsspuren der im Einsatz gewesenen Motorenteile reihum betrachtend und ertastend erkennen konnten.

Besonders spannend fanden die Schülerinnen und Schüler aber gerade die Verbindung von Theorie und der Praxis mit den Fahrzeugmodellen. Es hat sich gezeigt, dass die Berichte eines Praktikers über Zukunftstechnologien viel authentischer ankommen als die traditionelle Unterrichtsarbeit. Herzlichen Dank an den Ingenieur Herrn Beil, er hat bei den Schülerinnen und Schülern die Lust auf Technik verstärkt.

Mit dem bundesweitern Projekt Tech@school will Daimler bei Jugendlichen frühzeitig Begeisterung für Technik wecken, ihnen Einblick in die Ingenieurstätigkeit geben und zeigen, wie spannend die technischen Herausforderungen in der Green Technology sind.

Kontakt:

Winfried Barthen

Friedrich-Eugens-Gymnasium Stuttgart

Tel. 0711 / 610792

winfried.barthen@web.de

www.feg-stuttgart.de

Schüler am optischen Präzisionsinterferometer (Bild: Manuela Linsner, HS Esslingen)

Im Rahmen der IP-Summer-School an der Hochschule Esslingen kamen Schülerinnen und Schüler der Oberstufe für jeweils eine Woche am Vor- oder Nachmittag an die Hochschule Esslingen, um sich dort mit Physik zu beschäftigen. In Kleingruppen von vier Schülerinnen und Schülern wurde jeweils im Zweierteam experimentiert. Unterstützung erfuhr jede Kleingruppe durch einen Studierenden der Ingenieurpädagogik (IP), der sich in eines der fünf Experimentierfelder eingearbeitet hatte: das Spektrum reichte von Statik und Dynamik, Freier Fall und Würfe, Pendel und gekoppelte Schwingungen über Beugung und Reflexion von Mikrowellen bis hin zum optischen Präzisionsinterferometer.

Das optische Präzisionsinterferometer (Bild: Manuela Linsner, HS Esslingen)

An der Experimentierstation zum optischen Präzisionsinterferometer wurden zunächst die theoretischen Grundbegriffe zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und zum Versuchsaufbau mit der Schülergruppe erarbeitet. Mit diesem Basiswissen konnten am optischen Präzisionsinterferometer die Experimente beginnen.

Bei der Justage des zu Experimentbeginn vollständig dejustierten Interferometers konnten die Schülerinnen und Schüler ihre Feinmotorik testen – und sich über den Erfolg freuen, sobald die Interferenzringe auf der Mattscheibe erschienen. Im Anschluss wurde das Bild der Interferenzringe auf der Mattscheibe unter Veränderung der optischen Weglänge in einem der beiden Lichtwege beobachtet und die Anzahl der neu entstehenden bzw. verschwindenden Ringe konstruktiver Interferenz gezählt. Mit etwas Mathematik konnte so die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts oder der Brechungsindex einer in den Lichtweg eingebrachten Glasplatte bestimmt werden. Erstaunlich war der Einfluss des Brechungsindexes der Laborluft gegenüber Vakuum. Und dies, obwohl der Versuch mittels einer Vakuumzelle nur eine sehr geringfügige Abweichung des Wertes gegenüber dem Wert n = 1 für Vakuum als Ergebnis liefert.

Die Herangehensweise an ihr Experimentierfeld legten die Schülerinnen und Schüler selbst fest und bestimmten ihre Lerngeschwindigkeit und –tiefe passend zu ihren jeweiligen Vorkenntnissen. Die Betreuer hielten Anregungen und Rechenansätze bereit, so dass die Neuforscher stets einen kompetenten Ansprechpartner an ihrer Seite wussten. Da die Studierenden später in den Beruf des Lehrers einmünden können, ist diese erste Lehrerfahrung für sie sehr wertvoll.

Die Jugendlichen bewerteten ihre Laborwoche durchweg positiv. Für Begeisterung sorgte das eigenständige Experimentieren und die unkomplizierte Art und Weise wie das Wissen durch die Studierenden vermittelt wurde.

Kontakt:

Manuela Linsner

Hochschule Esslingen

Tel.: 0711/ 397 – 4386

manuela.linsner@hs-esslingen.de

www.hs-esslingen.de

„Weißlicht“-Generierung mit fs-Laserpulsen (Bild: Fraunhofer IOSB)

Das Fraunhofer IOSB bot den Schülerinnen beim Girls’ Day Einblicke ganz besonderer Art: mit Experimenten im sichtbaren und im nahinfraroten Spektralbereich lernten die Mädchen die Arbeit der Forscher kennen.

Glasprüfung unter verschiedenfarbiger LED-Beleuchtung zur Qualitätskontrolle (Bild: Fraunhofer IOSB)

Sie erfuhren, wie Nachtsichtgeräte funktionieren und was man tatsächlich durch ein Nachtsichtgerät sieht. In einem weiteren Experiment nahmen sie mit einer Hochgeschwindigkeitskamera extrem schnelle Vorgänge auf und betrachteten diese anschließend im Zeitlupentempo. Und die Teilnehmerinnen lernten, wie man mit Laserlicht Schwingungen messen kann um daraus wertvolle und interessante Informationen über ein zu untersuchendes Objekt zu erhalten, z.B. warum klingt ein Musikinstrument seltsam oder hat der Motor einen Defekt?

Der Girls’Day – Mädchen-Zukunftstag wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend (BMFSFJ) sowie aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds.

Mehr Information beim IOSB

auf der Girls’Day-Seite

Kontakt:

Claudia Hübner

Fraunhofer IOSB

Tel. 07243 / 992 252

claudia.huebner@iosb.fraunhofer.de