Friedrich Balck > Biosensor > Versuche > Kuehlwasser-achtzehn-06

Beobachtungen:

Experimentelles Seminar in Clausthal 30.11.2012 bis 2.12.2012

Teilnehmer W.A., F.B., G.E. und A.S.

Beschreibung der Experimente und Ergebnisse - nach den Versuchsprotokollen wiedergegeben.
Kopien/Fotos der handschriftlichen Protokolle: imp_4947.jpg bis imp_4964.jpg

6. Toroidspule (Teil 1), Oszillograph, Fadenstrahlrohr

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Versuch 5:
Versuch 6:
Versuch 7:

Abb. 06-01: Auf dem Tisch steht die Toroidspule Nr. 6. Ihre Fläche zeigt zur Kamera.
Gleichstrom 110 nA.
Es gibt Strukturen in Form eines Trichters wie bei einem Blechblasinstrument.
AS: (mit zunehmender Entfernung) "wird immer breiter, dann löst es sich auf."
(FB)

Abb. 06-02:
Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 5.1:
   Bei 110 nA hat die Struktur drei Knoten bei 0,7 ; 2,6 und 4,3 Meter.

Versuch 5.2: mit 720 nA
   AS: "14 Knoten" Länge bis 5,6 m vorher 5,2 m"
   GE:   Knoten bei 0,2 ; 0,7 ; 1,3 ; 1,9 ; 2,6 ; 3,5 ; 4,4 ; 5,2 m
   WA: Knoten bei          0,9       1,6    ; 2,5                  5,2 m   ( acht oder neun Stück)
        Die Abstände werden zur Spule hin immer enger.

Versuch 5.3: wie 5.2 aber mit umgepolten Strom
   GE: ähnliche Struktur (6 Knoten) aus 2 mal m2 mit He und Ar.
   WA: 5 oder 6 Knoten.
(FB)

Abb. 06-03: Gefundene Strukturen bei Toroidspule. Daten der vorherigen Abbildung.
Beide Beobachter GE und WA haben bei 720 nA ähnliche Periodizitäten gefunden: 0,79 und 0,72 m.
(Die Abszisse für den rechten Wert von WA wurde mit 8 angenommen.)
Bei 110 nA ist die Periode 1,8 m.
Der Zusammenhang scheint linear zu sein.
Dies steht im Gegensatz zur Beobachtung bei Versuch 8.1 (Toroidspule Teil2).

Fortlaufende Zahl	Position/m	Fortl. Zahl	Pos. /m
1	0.2
2	0.7	2.5	0.9
3	1.3	3.5	1.6
4	1.9	4.5	2.5
5	2.6	7.98	5.2
6	3.5
7	4.4
8	5.2
GE 720 nA		WA 720 nA

Toroidspule 110nA
1	0.7
2	2.6
3	4.3

(FB)

Abb. 06-04: Elektronstrahlquelle in einem Oszillograph.
von rechts nach links:
Röhrensockel, Elektronenquelle mit geheizter Kathode, Fokussierungselektroden, Anode und zwei senkrecht zueinander stehende Systems mit Ablenkplatten zur Ausrichtung des Strahls. (FB)

Abb. 06-05: Oszillographen-Strahl. Bei XY- Einstellung ohne angelegte Spannungen steht der Strahl in der Mitte des Bildschirms fest auf einem Punkt. Der Strahlstromregler/Helligkeit steht auf "10 Uhr".

Abb. 06-06: AS zeigt mit seinen Händen die Form der Struktur.
MOV016.mpg
00:47 Da ist ja ganz ... komisch verwerfelte Strahlung
(FB)

Abb. 06-07: Oszillograph mit feststehendem Strahl, daneben das Fadenstrahlrohr.

MOW016.mpg         01:16
Protokoll des gesprochenen Textes:
00:22    AS Da ist das Ende hier
00:47    Da ist ja ganz ... komisch verwerfelte Strahlung
00:54    Die kommt von da vorne
00:56    und geht dann bis daher und dann löst es sich auf.
01:02    GE wie weit geht es raus?
01:05    AS 7,60 Meter

Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 6.1:
   AS: geht bis 7,7 m, dann löst sich der Strahl auf.
Helligkeit auf "2 Uhr"
   AS: jetzt wird es größer
   GE, WA: viele Knoten der umgebenden Strukturen
Helligkeit auf "12 Uhr"
   AS: "Hörsaal ist zu kurz"

Versuch 6.2:
Helligkeit auf "9 Uhr"
   GE: alle Knoten bei 0,2; 0,9; 1,5; 2,4; 3,1; 3,8; 4,4; 5,1; 5,7; 6,3; 7,0; 7,6; 8,3; 9,0; 9,9 Meter
      "zwei Schrauben aus m2 mit He und Ar cw"
      "Strahl besteht aus Protonen"
   WA: ?
   FB: spürt Knoten bei 2,8; 3,2; 3,65; 4,2 Meter
   GE: spürt Knoten bei 1,2; 1,9; 2,6; 3,45; 4,15; 4,8; 5,5; 6,1 Meter
(FB)

Abb. 06-08: Gefundene Postitionen der Strukturen beim Oszillographen-Strahl. Daten der vorherigen Abbildung. Der Beobachter GE hat bei zwei Durchgängen ähnlich Perioden gefunden: 0,68 und 0,71 m
Beim Beobachter FB sind es 0,46 m. (FB)

Abb. 06-09: Fadenstrahlrohr mit Elektronenstrahl. Gerät für den Physikunterricht in der Schule.
Aus einer geheizten Kathode treten Elektronen aus und werden durch eine Saugspannung an einer Anode von etwa 250 Volt nach oben beschleunigt.
Die Anode hat oben ein Loch, durch das ein Teil der Elektronen in den luftleeren Raum oberhalb gelangt. Zur besseren Sichtbarmachung des Strahls ist das Vakuum mit etwas Gas (Wasserstoff, H2) gefüllt. Liegt senkrecht zum Strahl ein homogenes Magnetfeld, dann bewegen sich die Elektronen auf einer Kreisbahn, die sich bei einer leichten Fehljustierung des Feldes wie hier in eine Schraubenbahn verwandeln läßt.
(FB)

Abb. 06-10: Elektronenstrahlquelle von der Seite, unten die geheizte Kathode, davor und dahinter jeweils eine Kupferspule zur Erzeugung des homogenen Magnetfeldes in Helmholtzanordnung (Spulenabstand = Radius der Spule). Der Strahl tritt senkrecht nach oben aus.
Der Vakuumkolben ist drehbar gelagert. Somit läßt sich die Richtung des Strahls zum Magnetfeld einstellen. Auch eine horizontale Ausrichtung ist möglich (Anordnung wie beim Experiment mit dem Oszillographen). (FB)

Abb. 06-11: Die Unterseite der Elektronenquelle ist mit einem Blech abgedeckt. Auch hier kommt ein spürbarer "Strahl" heraus mit vielen Metern Reichweite. (FB)

Abb. 06-12: Der Strahlstrom im Fadenstrahlrohr verursacht spürbare Strukturen noch in einigen Metern Entfernung.

Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 7.1:
Röhre ist so gedreht, daß der Fadenstrahl horizontal in Richtung zur Kamera zeigt.
Beschleunigungsspannung 250 Volt, kein Magnetfeld
In Richtung der Längsachse (Maßband auf dem Fußboden) gibt es Knoten bei:
   GE: 0,75; 1,8; 2,8; 3,8; 4,9; 6,0; 7,0; 8,1; 9,2; 10,4 Meter
   GE: m3 / Xe und m4 / Kr
         Frage: Hat der e- Faden eine Struktur? / Nein
   AS: "gelblich - weiß"
(FB)

Abb. 06-13: Positionen der Knoten der vom Fadenstrahlrohr verursachten Strukturen. (Daten zum vorherigen Bild.) Der beobachtete Abstand der Knoten hat eine Periode von 1,07 m. (FB)

Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 7.2:
Röhre um 180 Grad gedreht, Fadenstrahl zeigt nach hinten, Pfanne mit Heizdraht nach vorne
   AS sieht den Strahl bis 5,8 m, er spürt ihn aber noch bei einer größeren Entfernung
   GE: "Strahlung antiOmegaNeutrino "

WA hält Graphit-Abschirmmatte davor

   AS: "es wird schwarzgrau"
   GE: " antiTauNeutrino"

FB setzt eine Korkmatte davor     ("Kopschina-Kork", Dicke 10 mm /Kopschina 2001/)
   AS: "es wird rötlich, kommt nach einigen Sekunden durch"
mehrere Schichten Kork
   AS: "kommt mit Verzögerung durch, etwa mit der Farbe braun"
vier Platten Kork auf einmal davor gehalten
   AS: "kommt nach einiger Zeit durch"

VideoFilm MOW017.mpg, Dauer 2:34 ,   MOW018.mpg, Dauer 1:06

Quader aus Vollholz vor den Strahl gesetzt
   AS: bei Ausrichtung mit Strahl in Richtung der Faser wird das Holz schneller durchdrungen

Laufzeit bei Korkmatte, Vollholz, Graphitmatte

Videofilm MOW019.mpg, Dauer 0:59   Laufzeit mit Korkmatten

(FB)

Abb. 06-14: Fadenstrahlrohr, der Strahl verläuft horizontal in Richtung Kamera, Videofilm MOW017.mpg (FB)

Abb. 06-15: Es werden mehrere Korkplatten vor das Rohr gestellt. AS kann einige Zeit nach dem Aufstellen erkennen, ob und wann der für ihn sichtbare Strahl durch dieses Material hindurchdringt. Aus der Tonaufzeichnung des Videofilms läßt sich die jeweilige Laufzeit zwischen dem Aufstellen der Platte und dem "jetzt" des Beobachters bestimmen.

Versuchsreihe 1: zunächst eine Platte, dann eine zweite, eine dritte und eine vierte Platte davor
Versuchsreihe 2: drei Platten , vier Platten
Videofilm MOW017.mpg (FB)

Abb. 06-16: Laufzeit gegen die Anzahl der Korkplatten.
Bei beiden Versuchsreihen scheint die Laufzeit zur Anzahl der Platten proportional zu sein.
Der Strahl braucht ungefähr 2,5 Sekunden zum Durchdringen einer Platte.
Dabei scheint es unerheblich zu sein, ob ein Teil des Plattenstapels schon bereits durchstrahlt wurde.
Bei drei Platten plus einer zusätlichen dauert es ungefähr genauso lange wie bei vier Platten.

Für den Beobachter AS wechselt die Farbe des Strahls von gelblich weiß über rötlich bis nach braun mit zunehmender Anzahl der Platten.

Korkplatten vor Fadenstrahlrohr					Farbton
	Anzahl	Zeit bei Start	Zeit bei "Jetzt"	Zeitdifferenz /s	ohne Platte AS: "gelblich weiß"
Platten nacheinander	1	14.62	18.02	3.40	AS: "das rötliche"
eine zusätzlich	1+ 1	25.37	31.57	6.20	AS: "das rötliche nicht mehr ganz so hell"
noch eine dazu	2+ 1	40.96	48.44	7.48	AS: "es wird schwächer"
noch eine dazu	3+ 1	60.32	70.79	10.42	AS: "jetzt geht es fast in das braune über"

Platten gemeinsam	4	114.84	125.59	10.75
	3	138.83	146.5	7.67

Auswertung des Videofilms MOW017.mpg, Dauer 2:34

(FB)

Abb. 06-17: Oszillograph

Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 6.3:
Helligkeit auf "12 Uhr"
Korkmatten davor, bis 3 Stück Kork kommt der Strahl durch.
VideoFilm: vier Matten nacheinander

Versuch 6.4: wie 6.3
eine Korkmatte davor
   GE: "Strahlung von antiTauNeutrino und Doppelschraube aus m3 / Kr und m4 / Ar "

Versuch 6.5: wie 6.3
Schaumglas (8 cm) davor
   GE: "nach einiger Zeit sind sowohl Strahlung als auch umgebende Strukturen zu spüren
         antiOmegaNeutrino und m2-Schrauben"
(FB)

Abb. 06-18:
2.12.2012

Beobachtungen, Protokollnotizen:
Versuch 10:
Oszillograph
Helligkeit "12 Uhr"

Versuch 10.1
Glasküvette mit Wasser gefüllt, Wasserschicht 5 cm dick, Glasdicke 2 mal 0,5 mm
Frage:" werden die antiTauNeutrinos gebrochen, reflektiert, sonst? / nein"
         " werden sie im Wasser gebremst, ausgelöscht, sonst? / gebremst"

Versuch 10.2
kleine GlasKüvette: 25 mm Wasserschicht , gesamt 30 mm
Plexiglasküvette: 75 mm Wasserschicht, gesamt 80 mm

AS spürt Reichweite des mittigen Strahls
ohne Wasser:          5,4 m             Dicke der Wasserschicht   0 mm
mit kleiner Küvette:   3,7 m                                               25 mm
mit PlexiglasKüvette: 2,95 m                                              75 mm
Glasküvette             2,1 m                                                52 mm
Kl. Küvette quer       1,5 m                                                 80 mm
Plexiglas quer           0,95 m                                             294 mm

Frage: "ist die Absorption von der Wasserdicke abhängig? / ja"

(FB)

Abb. 06-19: Spürbarer Strahl durchdringt dicke Wasserschicht. (FB)

Abb. 06-20:
Obige Daten: reziproke Reichweite gegen Dicke der Wasserschicht für beide Gefäßmaterialien.

Dicke Wasserschicht / mm		Reichweite / m	1/Reichweite / 1/m
Glas	Plexi
0	0	5.4	0.185
25		3.7	0.270
	75	2.95	0.339
52		2.1	0.476
80		1.5	0.667
	294	0.95	1.053

(FB)

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