Neue Laserexperimente für die Ausbildung in Schulen und Praktika

Vor allem innovative Experimente vermitteln ein Bild der modernen Physik und ihrer Rolle bei den neuen Technologien. Obwohl der Laser ein wichtiges Werkzeug ist, fehlen dazu bislang sichere Experimente für Schule und Grundpraktika zum Verstehen seiner Funktionsweise.

Nach einer Einführung, in der Nobelpreisträger Prof. Hänsch unterhaltsame Laser-Videos seines »Superlaser 123 – Kanals« und das Deutsche Museum München die aktuelle Sonderausstellung zur »Geschichte der Laserphysik und Quantenoptik« vorstellen, werden im Kolloquium neue Experimente, wie (1) das Zeitverhalten der Rubin-Fluoreszenz, (2) der brandneue »cw-Rubin Experimental-(Klasse 1) Laser« - entwickelt für Gymnasien und Grundpraktika -, (3) der »Raman-Jod Ringlaser« und (4) der »Praseodym-Laser« für Hochschulpraktika sowie (5) »Intensitäts-messungen mit dem Laser-Optik-Kit Snellius« vorgestellt, vorgeführt und zum Probieren ausgestellt.

Darüber hinaus wird das »MPQ-Photonlab« präsentiert und besichtigt. Den Abschluss bildet eine wissenschaftliche Führung durch ein Laserlabor.

Details zu den Experimenten

Der erste »cw-Rubin Experimental-Laser« besitzt einen Experimentierbereich, in den z.B. Schirm, Kamerasystem, Filterhalter, Photodiode, Analysator eingesteckt werden können. Durch die Codierung der Elemente - der Laser schaltet bei nicht sicherer Anordnung ab - und die Führung des Strahls in einem Plexiglasrohr tritt keine Laserstrahlung aus. Alle vom Freistrahllaser bekannten Experimente sind ohne Schutzmaßnahmen durchführbar. Zusätzlich können z.B. Lebensdauer des multistabilen Niveaus, spiking, der verzögerte Übergang in den cw-Betrieb gemessen werden.

Im Experiment »Raman-Jod-Laser« werden Vibrationsniveaus mit einem, über die Temperatur durchstimmbaren grünen „Laserpointer“ resonant angeregt. Im Ringresonator ist Laserbetrieb auf 15 verschiedenen Wellenlängen von gelb bis tiefrot möglich. Die kohärente Kopplung zwischen Pump- und Jodmolekül-Laserfeld führt zu einem spontanen Einrichtungsbetrieb.

Der mit 445 nm gepumpte »Praseodym:YLF Laser« hat mehrere Laserübergänge im Sichtbaren (523 nm, 607 nm, 640 nm, 689 nm) sowie im NIR (721 nm) und ist ein Kandidat für RGB - Lichtquellen. Im Experiment können Wellenlängenselektion, Güteschaltung, Frequenzverdopplung realisiert und Absorptions- und Anregungsspektren sowie die Lebensdauern gemessen werden.

Mit dem Laser-Optik-Kit „Snellius“ können jetzt bei der Untersuchung von vielen grundlegenden optischen Gesetzen auch Intensitäten von Reflexions-, Transmissions- und Beugungssignalen vermessen werden.

Programm

Uhrzeit	Programm
10.00 Uhr	Eröffnung Frau Dr. Stähler-Schöpf, Leiterin des »MPQ-Schülerlabors PhotonLab« Grußwort Prof. Dieter Röß; Moderation: Prof. Rückmann (Bremen)
10.20 Uhr	Historisches »Licht und Materie – die Sonderausstellung zur Geschichte von Laserphysik und Quantenoptik« Dr. Hagmann, MSc Herr Wallis, Deutsches Museum (München)
10.40 Uhr	»Superlaser123 - Unterhaltsame kurze Laser-Videos auf YouTube« Prof. Theodor W. Hänsch (München), Nobelpreisträger 2005
11.00 Uhr	»Der Raman-Jod-Ring Laser – kohärente Kopplung zwischen Pump- und Laserstrahlung« Prof. Bernd Wellegehausen (Hannover)
11.20 Uhr	»Diodenlaser-gepumpter cw-Rubin Experimental (Klasse 1) Laser für Schule und Praktika« Prof. Ilja Rückmann (Bremen)
11.40 Uhr	»Der bunte Praseodym:YLF Laser – ein Kandidat für RGB Lichtquellen« Dr. Walter Luhs (Eschbach)
12.00 Uhr	»Experimente mit dem Laser-Optik-Kit "Snellius" zu Transmissions-, Reflexions- und Beugungseffekten mit Intensitätsmessungen für Schule und Praktika« Dr. Peter Schaller (Zeulenroda)
12.20 Uhr	Kaffee und Möglichkeit zum Mittagessen
12:45 Uhr	Praktische Vorführungen und Ausprobieren der drei Lasersysteme im Vortragssaal und parallel dazu geführte Besuche im MPQ-Schülerlabor PhotonLab »Begeisterung für Photonik wecken - Experimente mit Lasern, Licht und Quanten« mit kurzen Erklärungen der Experimente und Möglichkeit zum Probieren
14.15 Uhr	Führung durch ein wissenschaftliches Forschungslabor im MPQ
ca. 15 Uhr	Ende

Anmeldung

Anmeldeschluss: 3. Oktober 2024
Die Teilnahme ist kostenlos. Eingeladen sind Lehrkräfte, Fachleiter:innen, Didaktiker:innen, Wissenschaftler:innen, Leiter:innen von physikalischen Praktika.

Die von der Lehrmittelkommission (Ansprechpartner: Prof. Ilja Rückmann, U Bremen) mit und im PhotonLab (Ansprechpartnerin: Frau Dr. Silke Stähler-Schöpf, MPQ Garching) organisierte Veranstaltung findet sich als Lehrerfortbildung mit dem Titel “Experimente mit Lasern und Licht ..." auf dem fibs-Server, Nr. 363208-1 .

Anmeldung erforderlich entweder über -bremen oder https://fibs.alp.dillingen.de/ (Nr. 363208-1).