EXPEDITION LICHT

Vom 2. bis 5. April 2012 fand die diesjährige Frühlings-Uni der Universität Paderborn statt. Die 20 Teilnehmerinnen im Alter von 12 bis 18 haben an mindestens 2 mehrstündigen Workshops aus den Bereichen Physik oder Informatik, Chemie oder Maschinenbau, Wirtschaftsinformatik oder Elektrotechnik und Mathematik teilgenommen.

Von den 11 angebotenen Workshops wiesen 2 Workshops einen direkten Bezug zur Photonik auf:

• Den menschlichen Puls sichtbar machen (10.-13. Klasse):
  Die Transmission von Adern und Venen ändern sich durch die Blutzirkulation. Die Schülerinnen bastelten einen optischen Sensor (LED und Phototransistor) mit nachgeschalteter Auswerteelektronik. Die Messsignale werden auf einem Oszilloskop entsprechend dargestellt.

• Bau einer Flüssigkristallzelle (10-13. Klasse):
  Im Rahmen des Workshops konnten die Teilnehmerinnen nach einer kurzen Einführung selbst eine Flüssigkristallzelle fertigen.

Weitere Informationen unter: http://groups.uni-paderborn.de/women/veranstaltungen/fruehlingsuni/

Im Rahmen des jährlichen GirlsDays an der Universität werden 3 stündige Workshops und Praktika für rund 120 Schülerinnen der Jahrgangsstufen 7-13 zu verschiedenen Themen durchgeführt. Im Jahr 2012 waren dies 7 Workshops zu verschiedenen Themen, von denen 2 einen direkten Bezug zur Photonik aufwiesen:

• Den menschlichen Puls sichtbar machen (10.-13. Klasse):
  Die Transmission von Adern und Venen ändern sich durch die Blutzirkulation. Die Schülerinnen bastelten einen optischen Sensor (LED und Phototransistor) mit nachgeschalteter Auswerteelektronik. Die Messsignale werden auf einem Oszilloskop entsprechend dargestellt.

• Ausbildung zur Physiklaborantin (7.-10. Klasse):
  Während ders GirlsDays wurden nicht nur Studiengänge, sondern auch Ausbildungsgänge an der UPB vorgestellt. U.a. wurde das Berufsbild der Physiklaborantin vorgstellt und die zugehörigen Ausbildungsinhalte erläutert. Neben den klassischen Inhalten kommen den Bereichen der Optik, Photonik bis hin zur Bildverarbeitung einer immer größere Bedeutung zu.

Weitere Informationen unter: http://groups.uni-paderborn.de/women/veranstaltungen/girlsday/programm.shtml

Die Mitarbeiter des Jenaer Forschungsinstitutes betreuten im Verlauf des Jahres allein acht Seminarfacharbeiten von Schülern des Spezialschulteils des Carl-Zeiss-Gymnasiums. Die Seminarfacharbeit, die Thüringer Schüler in der 10. Klasse verfassen, soll die Schüler an wissenschaftliches Arbeiten heranführen und beinhaltet daher viele Elemente der Seminararbeit an den Hochschulen.

Welch hohes Niveau die Arbeiten aufweisen können, beweist die in der Abteilung Optische Systeme betreute Abhandlung zum Thema „Phasenschiebeverfahren in der Streifenmesstechnik“.  Hier ein Auszug:

„In der 3D-Streifenmesstechnik wird zur Gewinnung der Oberflächenkoordinaten eines Messkörpers ein Streifenmuster auf den Messkörper projiziert und von einer Kamera aufgenommen. Nach jeder Aufnahme wird das Streifenmuster verschoben und die Kamera nimmt erneut ein Bild auf. Am Ende eines Messvorganges werden die Messwerte der verschiedenen Bilder miteinander verrechnet, um auf die Koordinaten der Körperoberfläche schließen zu können. Dabei gibt es verschiedene Berechnungsformeln, die mit unterschiedlichen Zahlen von Kameraaufnahmen auskommen. Zu beachten ist, dass die Genauigkeit der berechneten Koordinaten u.a. abhängig von der verwendeten Berechnungsformel ist. Die Anzahl der Verschiebungen hat außerdem direkten Einfluss auf den Zeitbedarf einer Messung, da jede Bildaufnahme Zeit beansprucht. Da die Komplexität der Berechnung der Raumkoordinaten nicht linear zur Anzahl der eingehenden Bilder steigt, wurde diese Arbeit mit dem Ziel initiiert, die Auswirkungen der Fehlereinflüsse in Form von hochfrequentem Rauschen bei verschiedenen Berechnungsformeln zu betrachten, um einen qualitativen und quantitativen Vergleich dieser für die weitere Forschung und Entwicklung bereitzustellen.“

Am Anfang sind die Schüler und Schülerinnen der Jahrgangsstufe 5 der Hamburger Schulen sehr neugierig. Noch nie hatten Sie Gelegenheit in ein Labor hineinzuschauen. Das gilt vor allem auch für Kinder und Jugendliche bei ihrer ersten Begegnung mit optischen Phänomenen und technischen Erscheinungen aus der Physik. Aufgabe des Unterrichts ist es Interesse am natur-wissenschaftlichen Experimentieren zu bekommen.

Der Forscherdrang soll hier speziell für Schülerinnen entfaltet und gesteigert werden. Der beste Weg dahin ist das Schülerexperiment, bei dem die Teilnehmer die Möglichkeit erfahren, selbst Erkenntnisse zu gewinnen, zu analysieren und in größere Zusammenhänge ein zuordnen.

Die Schüler und Schülerinnen werden in kleine Arbeitsgruppen aufgeteilt und anhand von Arbeitsblätter müssen Fragen bearbeitet werden, z.B. wie kann ich paralleles Licht erzeugen? Wie justiere ich den Messaufbau und verstelle die Optik so das ein paralleler Lichtstrahl (Lichtbündel) entsteht.

Weitere Experimente beschäftigen sich mit Glasfaseroptik, mit Linsenkombinationen, mit Grenzwinkel und Brechung des Lichts. Alle Experimente werden computerunterstützt durchgeführt. „Messwerterfassung vom „Feinsten“, sagt Florian nach dem Projekttag.

Schlagwörter:

Optik, Lichtbündelung, Brennweite, Fokus, Prisma, Strahlungsmessung, Glasfaser

Projektpartner

tibb e. V.;

Hamburg/HAW Hamburg

Weitere Informationen

1x jährlich jährlich, Anmeldung unbedingt erforderlich;

www.HAW-Hamburg.de;

www.tibb-ev.de

Bilderquellen:

Fotolia Werner Krassau

Die Universität Bremen verfügt mit dem Fachbereich 1 Physik und Elektrotechnik über eine hervorragende Infrastruktur Schülerinnen und Schüler, aber auch Lehrkräfte, ein umfangreiches Veranstaltungsprogramm an schülerorientierten Fachvorträgen, einen informativen Informationsaustausch zu gewährleisten. Insbesondere werden auf diesen 3. Bremer Tag der Physik Führungen durch die Forschungslabors, Studieninformationen und Studienberatung und eine Gesprächsrunde zum Physikstudium angeboten. 

Diese Veranstaltung richtet sich an die gymnasiale Oberstufe mit einem starken Physikprofil, sowie an hoch motivierte Schülerinnen und Schüler die auch schon in sog. Arbeitsgruppen „Physik“ in der Schule mitarbeiten. Diese Teilnehmer sind besonders willkommen. Die Teilnehme ist kostenfrei, bedarf aber einer schriftlichen Anmeldung.

Die Lehrer der angemeldeten Gruppen erhalten vorab Lehrgangsunterlagen für das Selbststudium und die Vorbereitung der Veranstaltung. Die Schüler und Schülerinnen erhalten für die Laborführungen “Tickets”, mit denen sie sich 1-2 Führung wählen können.

Die Laborvorführungen werden u.a. in folgenden Bereichen durchgeführt:

• optische Schalter

• drahtlose Sensorsysteme

• Messungen und Sensoren

• Strömungssensoren

Partner und Förderer ist u.a. die Unternehmensgruppe Hella KGaA Hueck & Co.:

Selbstverständlich fehlen im Vortrag die verschiedenen Praxisanwendungen auch hier nicht, z.B. den ersten Voll-LED-Scheinwerfer oder den Xenon-Scheinwerfer, wie auch die entsprechenden optischen Systeme für kundenspezifische Lösungen.

Schlagwörter:

Optik, Licht, Ausbeute, Lichtspektren, optische Schalter, Lichtleitersysteme

Projektpartner

Universität Bremen, Fachbereich Physik/Elektrotechnik

Weitere Informationen

Jährlich 1x, Anmeldung erforderlich;

Schulen mit Arbeitsgruppen in Physik, Jüngere Schüler und Schülerinnen sind willkommen

www.db1.uni-bremen.de/

Bilderquellen:

Uni Bremen

Das Experimentierangebot des tibb e.V. – Lichtkoffers ist unbegrenzt. Gerade für die Grundschüler, die noch nicht mit Naturwissenschaften in der Schule Berührung hatten, können Experimente unter Anleitung von Studierenden der HAW Hamburg u.a. im Bereich –Optik- selbstständig durchführen.

Nach einer kurzen theoretischen Unterrichtseinheit „Mediensammlung -Optische Technologien“ im PC-Raum geht es wieder zurück in die Klasse, um hier die Grundlagen der Optik noch einmal zu vertiefen. Danach werden die Schülerinnen und Schüler auf die Praxis, mit den Experimenten, „losgelassen“. Kleine Gruppen werden gebildet, mit jeweils 3 Teilnehmern. Jede Gruppe erhält ein Arbeitsblatt mit unterschiedlichen Experimentieraufgaben. Mit einfachen Experimenten beginnt das Basiswissen für Grundschüler (z.B. zwei Knicke ohne Knick, gebogenes Licht, eine Münze taucht). Ein Beispiel: Durch die verschiedenen natürlichen und künstlichen Lichtquellen kann man ganz einfach mit einer Experimentierleuchte, Kondensorlinse und einer Schlitzblende ein scharfes Lichtbündel auf ein Blatt Papier erzeugen. Mit Hilfe eines Spiegels kann der Lichtstrahl abgelenkt werden.

An diesem Beispiel kann man einfach das Reflexionsgesetzt ableiten und erkennen. Jeder von uns hat es unbewusst schon oft angewendet, sagt Max. Außerdem werden Versuche durchgeführt wo der Brennpunkt verschiedener Linsen herausgefunden werden muss. Wo kommt der Name „Brennpunkt“ her?

Nach ein paar Stunden lässt die Konzentration nach. Wir gehen alle zu Mittagessen. Es war ein prima Tag. da sind wir uns alle einig.

Projektpartner

tibb e. V. Nord, Hamburg;

Fritz-Reuter-Schule Schwerin, Grundschule

Weitere Informationen

Jährlich 2x, jeweils ½ Tag;

www.fritzreuterschule-schwerin.de,

www.tibb-ev.de

Bilderquellen:

Fritz-Reuter-Schule

Die Schüler und Schülerinnen der 9. Klassen der Rudolf-Steiner Schule hatten Gelegenheit das zukünftige Institut Heinrich-Blasius in Hamburg zu besuchen und an praktischen Laborversuchen teilzunehmen. Von der Brennweitenbestimmung an Sammel- und Zerstreuungslinsen
 und Brechung am Prisma, der Lichtbeugung am optischen Gitter, einer Strahlungsmessung und Versuche am einem Sonnenkollektor war nichts verborgen geblieben.

Die Schüler und Schülerinnen experimentierten an vorbereiteten Versuchsaufbauten mit Unterstützung studentischer Hilfskräfte. Nach einer vorgegebenen Zeit musste jede Gruppe ihre Messungen vorlegen und untermauern. Viele mussten noch Wissens- und Verständnisfragen abarbeiten, Rechnungen überprüfen nach der Funktionsweise der besprochenen technischen Anwendungen, nichts Wichtiges fehlte. Dies war mal wieder eine Veranstaltung die Spaß an Schülerexperimenten gemacht hat und nach Mehr verlangt.

Schlagwörter:

Lichtbeugung, Optik, Fokus, Spektren, Holographie, Prisma optisches Gitter, Strahlungsmessung

Projektpartner

Rudolf Steiner Schule Bergstedt, Hamburg;

Physikpraktikum der HAW Hamburg

Weitere Informationen

1x jährlich jährlich, Anmeldung erforderlich;

www.HAW-Hamburg.de

Bilderquellen:

Fotolia Werner Krassau

„ein Laserstrahl läuft zickzack“, Quelle: Initiative Junge Forscherinnen und Forscher (IJF)

Fünf Stationen hatte Annika Schirmer, wissenschaftliche Referentin der IJF, für die 14 Sechst- bis Achtklässlerinnen des Ursulinengymnasiums Würzburg vorbereitet. An allen ging es um das Thema Licht, passend zur Optik, mit der sich die Mädchen derzeit in ihrem Wahlkurs „Physik – Experimentieren“ befassen.

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Schnupperstudium an der Hochschule Regensburg, Quelle: Hochschule Regensburg

Schon mal ans Studieren gedacht?

Beim Schnupperstudium an der Hochschule Regensburg können Schülerinnen und Schüler beispielsweise einen Blick in das Labor für Laser-Materialbearbeitung werfen. Hier gibt es Spannendes zum Laserschweißen, -strukturieren oder -beschriften zu bestaunen. Auch beim Besuch bei der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik kann man die optischen Technologien wieder finden: Hier werden auch im Bereich der Optoelektronik und Laser innovative mechatronische Systeme entwickelt und optische Spektralanalysen durchgeführt, beispielsweise für die Charakterisierung von Laserdioden. Zusätzlich können die Jugendlichen Vorlesungen aus ganz verschiedenen Fakultäten besuchen.

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Quelle: Hochschule Regensburg

Einmal schon als Schülerin in einem echten Laser-Labor stehen. Genau dies ist an der Hochschule Regensburg möglich. Hier können speziell Schülerinnen im Rahmen von „grils4tech“ die technischen Studiengänge an der Hochschule kennen lernen und das Labor Laseranwendungstechnik und Feinoptik besuchen.

Dieses bietet Einblicke in Grundzusammenhänge und Anwendungen der Lasertechnik und Optoelektronik, darunter optische Emitter, Lasermesstechnik, Visualisierung und einfache Materialbearbeitung.

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