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FESTKÖRPERPHYSIK 7.1 KRISTALLSTRUKTUREN

7.2 LEITUNGSPHÄNOMENE

7.3 EXPERIMENTIERLITERATUR

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7.1 Kristallstrukturen 7.1.1 Feldemmisionsmikroskop

7.1 Kristallstrukturen 7.1.1 Feldemmisionsmikroskop Untersuchung der Kristallstruktur des Wolfram mit einem Feldemissions-Mikroskop Im Versuch P7.1.1.1 wird zunächst die Wolframspitze durch Aufheizen bis zur Weißglut gereinigt. Die nach Anlegen des elektrischen Feldes auf dem Leuchtschirm erzeugte Struktur entspricht dem kubisch-raumzentrierten Gitter des Wolfram, das in (110)-Richtung, also in Richtung einer Würfelflächendiagonalen, beobachtet wird. Anschließend wird eine winzige Menge Barium in der Röhre verdampft, so dass sich einzelne Bariumatome auf der Wolframspitze niederschlagen und hell leuchtende Punkte auf dem Leuchtschirm erzeugen. Bei vorsichtigem Heizen der Wolframspitze ist dann sogar die Temperaturbewegung der Bariumatome sichtbar.

Feldemissions-Mikroskop Nach Prof. Dr. E. W. Müller, zur elektronenoptischen Abbildung der Oberfläche eines Wolfram-Einkristalls sowie zur Beobachtung einzelner Atome und ihrer Wärmebewegung. Mit Feldemissions-Mikroskopen lassen sich sehr starke Vergrößerungen erzielen. Trotz seiner Leistungsfähigkeit ist das Instrument sehr einfach aufgebaut. Es eignet sich daher besonders, im Unterricht den atomaren Aufbau der Materie unmittelbar deutlich zu machen und sogar die Wärmebewegung der Atome direkt zu zeigen. Eine feine Wolframspitze (Einkristall) mit submikroskopischem Krümmungsradius - im Zentrum eines hochevakuierten Glaskolbens angebracht - emittiert nach Anlegen von Hochspannung Elektronen durch Feldemission. Das inhomogene, kugelsymmetrische elektrische Feld um die Spitze wirkt als Elektronenlinse äußerst kurzer Brennweite. Auf dem Leuchtschirm entsteht zunächst ein der Elektronenverteilung der kristallinen Wolframspitze entsprechendes Bild heller und dunkler Flächen. Bringt man Bariumatome, die man durch Verdampfen reinen Bariums innerhalb der Röhre gewinnt, auf die Wolframspitze, so werden durch die erhöhte Elektronenemission der Bariumatome deren korrespondierende Bildpunkte sichtbar. Bei Erwärmung der Wolframspitze nehmen die Bariumatome an der Wärmebewegung teil. Dies erkennt man an der lebhaften Bewegung ihrer Bildpunkte auf dem Leuchtschirm.   Technische Daten:

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• Vergrößerung: ca. 500.000-fach • Auflösungsvermögen: 2 ... 3 nm • Krümmungsradius der Wolframspitze: 0,1 ... 0,2 µm • Kolbendurchmesser: 10 cm • Druck: ca. 10-10 bar • Anodenspannung: 4 ... 8 kV • Anodenstrom: ca. 10 µA • Bariumheizung: max. 8 A • Katodenheizung: max. 1,9 ± 0,05 A • Anschlüsse: Katode: Fassung E 27 Anode und Bariumheizung: Fassung E 14 554 60

Feldemissions-Mikroskop

Anschlussplatte FEM Fassung für Feldemissionsmikroskop auf Experimentierplatte zum Einhängen in einen Rahmen. Mit Anschluss der externen Versorgungsgeräte für Hochspannung, Kathodenheizung und Bariumheizung. Eingebautes Potentiometer und Strommessgerät zur Einstellung des Heizstromes der Kathode.   Technische Daten: • Anschlüsse: E 27 Fassung für FEM Kathode E 14 Fassung mit Kabel auf zwei 4-mm-Stecker für Anode und Ba-Heizung 4-mm-Sicherheitsbuchsen für Versorgungsgeräte • Abmessungen: 30 cm x 30 cm x 27 cm • Masse: 1 kg 554 605

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Anschlussplatte FEM

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7.1 Kristallstrukturen 7.1.2 Rastertunnelmikroskop

7.1.2 Rastertunnelmikroskop Rastertunnelmikroskop Zur Auflösung atomarer Strukturen durch zeilenweises Abtasten (Rastern) von leitfähigen Oberflächen im Nanometerbereich. Zusätzliche Möglichkeit zur Untersuchung des Tunneleffektes durch Messung des Tunnelstromes in Abhängigkeit vom Abstand. Einschließlich Dämpfungsbasis.   Technische Daten: • Scan-Kopf: dreidimensionales Verfahren der Messspitze über Piezoelemente • maximaler Rasterbereich: - x,y-Richtung: 0,5 µm x 0,5 µm - z-Richtung: 200 nm - minimale Schrittgröße: 7,6 pm - Annäherung der Probenspitze: über Linearmotor • Anschlusskabel mit Vielfachstecker • Interface und Controller: Anschlussbuchse für Scan-Kopf USB-Buchse zur Verbindung mit Computer 16-bit DA-Wandler für alle drei Raumrichtungen bis zu 7 Messkanäle, z.B. für Tunnelstrom und Topographie maximale Scangeschwindigkeit: 60 ms/Zeile • Software: Steuerung des Experimentes und Datenaufnahme graphische Darstellung des Rasterbildes ein-, zwei- und dreidimensional Datenbearbeitung und Optimierung der graphischen Darstellung verschiedene Messfunktionen wie Abstand, Winkel • Systemvoraussetzungen: Windows 2000/XP/Vista/7, USB-Schnittstelle, 256 MB RAM, 1024 x 768 Grafikkarte, 16-bit Farbdarstellung oder besser • Abmessungen: 45 cm x 45 cm x 12 cm • Masse: 3 kg Lieferumfang: • Graphit und Goldfilm als Standard-Proben • Pt-Ir-Draht für Messpitze • schwingungsgedämpfte Experimentierplatte für Scan-Kopf • Netzgerät • Seitenschneider und Pinzette zur Herstellung der Messspitze Rastertunnelmikroskop

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554 581

Zusätzlich empfohlen: Menge

Kat.-Nr.

Bezeichnung

1

554 583

Ersatzdraht für RTM

1

554 584

MoS2-Probe

1

554 5841

TaS2-Probe

1

554 5842

TaSe2-Probe

1

554 5844

WSe2-Probe

MoS2-Probe Montiert auf Probensupport zur Untersuchung einer weiteren Probe mit dem Rastertunnelmikroskop, Beobachtung von Defekten im Kristallgitter möglich. 554 584

MoS2-Probe

TaS2-Probe Tantal-Disulfid-Probe montiert auf Probensupport zur Untersuchung der Ladungsdichteverteilung auf der Probenoberfläche mit dem Rastertunnelmikroskop (554 581). Beobachtung von Ladungsdichtewellen auf der Oberfläche (Charge Density Waves, CDW). 554 5841

TaS2-Probe

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7.1 Kristallstrukturen 7.1.2 Rastertunnelmikroskop

TaSe2-Probe Tantal-Diselenid-Probe montiert auf Probensupport zur Untersuchung der Ladungsdichteverteilung auf der Probenoberfläche mit dem Rastertunnelmikroskop, Beobachtung von Ladungsdichtewellen auf der Oberfläche (Charge Density Waves, CDW). 554 5842

TaSe2-Probe

WSe2-Probe Wolfram-Diselenid-Probe montiert auf Probensupport zur Untersuchung der Ladungsdichteverteilung auf der Probenoberfläche mit dem Rastertunnelmikroskop (554 581). Beobachtung von Oberflächendefekten möglich. 554 5844

WSe2-Probe

7.1.3 Laue-, Debye-ScherrerAufnahmen, Bragg-Reflexion Röntgenstrukturanalyse Röntgenstrahlung ist ein unverzichbares Instrument zur Bestimmung der Kristallstruktur. Die einzelnen Netzebenen im Kristall werden durch Miller Indizes h, k, l beschrieben und reflektieren die Röntgenstrahlung wenn die Laue oder Bragg Bedingungen erfüllt sind. Aus der Verteilung der Reflexionen lassen sich quantitative Aussagen über die Kristallstruktur und Gitterkonstanten der untersuchten Materialien machen.

Röntgengerät Mo, komplett

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Mikroprozessorgesteuertes Komplettgerät mit Mo-Röhre und Goniometer zur Durchführung der verschiedenen Experimente in der Röntgenphysik. Hochspannungserzeugung, Röntgenröhre und Experimentierraum sind in einem strahlungssicheren Gehäuse untergebracht. Bauartzulassung als Schulröntgeneinrichtung und Vollschutzgerät. Zulassung gültig auch für andere Röhren (Fe, Cu, Ag, W, Au), die vollständig justiert geliefert und daher einfach auswechselbar sind. Höchste Sicherheit und Bedienkomfort durch eine Verriegelung, die die Türen automatisch entriegelt, wenn keine Röntgenstrahlung mehr erzeugt wird. Zwei große Displays informieren vollständig über das laufende Experiment. Röhrenspannung und Röhrenstrom sind von 0 ... 35 kV und 0 ... 1 mA einstellbar. In Verbindung mit dem eingebauten Ratemeter kann mit einem GM-Zählrohr (559 01) direkt gemessen werden. Zur Aufnahme von Bragg-Spektren kann das Röntgengerät über einen USB-Port mit einem PC (Software im Lieferumfang enthalten) verbunden werden. Alternativ erlauben die beiden Analogausgänge (Zählrate und Winkelposition) die Datenaufnahme mit einem Schreiber. Das Goniometer (554 831) lässt ein präzises Anfahren der Winkelpositionen für Sensor und Target zu, ebenso können Sensor und Target 2:1-gekoppelt bewegt werden, sowohl manuell als auch für automatische Scans eines Winkelbereichs. Der Experimentierraum ist über zwei geschirmte Koaxialdurchführungen sowie einen freien Kanal zugänglich, z.B. für den Anschluss eines goniometergetriebenen Röntgenenergiedetektors. Gerät betriebsfertig montiert und einjustiert.   Technische Daten:

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• Schulröntgeneinrichtung und Vollschutzgerät mit Bauartzulassung BfS 05/07 V/Sch RöV (erlaubt den Betrieb mit den Wechselröhren Fe, Cu, Mo, Ag, W, Au) • Dosisleistung in 10 cm Abstand: < 1 µS/h • Je zwei unabhängige und überwachte Sicherheitskreise für Türen, Hochspannung und Röhrenstrom (TÜV Rheinland geprüft und gemäß Anforderungen für Bauartprüfungen, PTB 2005) • Automatische Türverriegelung: Öffnen erst möglich, wenn keine Röntgenstrahlung mehr erzeugt wird (TÜV Rheinland geprüft und gemäß Anforderungen für Bauartprüfungen, PTB 2005) • Röhren-Hochspannung: 0 ... 35,0 kV (geregelte Gleichspannung) • Röhrenstrom: 0 ... 1,00 mA (unabhängig geregelter Gleichstrom) • Sichtbare Röntgenröhre mit Molybdän-Anode für kurzwellige charakteristische Strahlung: Kα = 17,4 keV (71,0 pm), Kβ = 19,6 keV (63,1 pm) • Leuchtschirm für Durchstrahlungsexperimente: d = 15 cm • Eingebautes Ratemeter inklusive Spannungsversorgung für GM-Zählrohr • Lautsprecher: einschaltbar zur akustischen Verfolgung der Zählrate • Zwei 4-stellige Displays (Höhe 25 mm) zur wahlweisen Anzeige der aktuellen Werte von Hochspannung, Anodenstrom, Zählrate, Target- / Sensorwinkel, Scanbereich, Schrittweite, Torzeit • Goniometer (554 831) schrittmotorgesteuert Betriebsarten: manuelle Einstellung und automatischer Scan für Sensor alleine, Target alleine, 2:1-Kopplung Winkelbereich: Target unbegrenzt (0° ... 360°), Sensor -10° ... +170° Winkelauflösung: 0,1° ; Winkelauflösung: 0,01° mit HD-Zusatz X-ray (554 835), Gebrauchsmuster geschützt • Belichtungsuhr: Torzeit: 0,5 s ... 9999 s

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7.1 Kristallstrukturen

7.1.3 Laue-, Debye-Scherrer-Aufnahmen, Bragg-Reflexion

â&#x20AC;˘ DurchfĂźhrungen in den Experimentierraum: Hochspannungs-Koaxial-Kabel, BNC-Koaxialkabel, Leerkanal, z. B. fĂźr Schläuche, Kabel, etc. â&#x20AC;˘ Analogausgänge: jeweils proportional zum Targetwinkel und zur Zählrate fĂźr Schreiberanschluss â&#x20AC;˘ USB-Port fĂźr Anschluss des PC zur Datenaufnahme, Steuerung und Auswertung des Experimentes z.B. mit der mitgelieferten Windows-Software â&#x20AC;˘ LabVIEW-Treiber fĂźr Windows und Linux kostenlos unter http://www.ld-didactic.com fĂźr eigene Messungen und Steuerungen â&#x20AC;˘ Eingangsspannung: 230 V Âą 10% / 47 ... 63 Hz â&#x20AC;˘ Leistungsaufnahme: 120 VA â&#x20AC;˘ Abmessungen: 67 cm x 48 cm x 35 cm â&#x20AC;˘ Masse: 41 kg Lieferumfang: â&#x20AC;˘ RĂśntgengerät mit Molybdän-RĂśhre â&#x20AC;˘ Goniometer (554 831) â&#x20AC;˘ NaCl-Kristall (554 78), Netzebenenabstand: 282 pm â&#x20AC;˘ Zirkonfolie â&#x20AC;˘ Schutzplatte fĂźr Leuchtschirm â&#x20AC;˘ Schutzhaube â&#x20AC;˘ USB-Kabel â&#x20AC;˘ Software fĂźr Windows 2000/XP/Vista/7 554 801

RÜntgengerät Mo, komplett

     

 

Zusätzlich erforderlich: Menge

Kat.-Nr.

Bezeichnung

1

559 01

Fensterzählrohr fßr ι-, β-, γ- und RÜntgenstrahlen mit Kabel

  

 

Debye-Scherrer-Scan: Bestimmung der Netzebenenabstände von polykristallinen Pulverproben Das zu Experiment P7.1.2.3 analoge Experiment P7.1.2.4 verwendet zur Aufnahme der Intensitätsmaxima statt des RĂśntgenfilms ein Geiger-MĂźller Zählrohr. Es wird die Intensität der an einer Kristallpulverprobe gebeugten RĂśntgenstrahlung als Funktion des doppelten Einfallwinkels 2Ď&#x2018; gemessen. Aus den Intensitätsmaxima des Beugungsspektrums kĂśnnen die Netzebenabstände bestimmt werden.

  

  

     

  

 

 

 

  

Kristallpulver-Halter

FESTKĂ&#x2013;RPERPHYSIK

Zum Einpressen eines Kristallpulvers und anschlieĂ&#x;ender Messung von RĂśntgendiffraktionsspektren an Pulverproben im RĂśntgengerät (554 801).   Technische Daten: â&#x20AC;˘ Abmessungen: je 25 mm x 25 mm x 3 mm â&#x20AC;˘ Masse: 10 g 554 842

Kristallpulver-Halter

Filmhalter X-ray Zum RĂśntgengerät (554 800 und 554 801), mit aufgedruckter Skala zur definierten Positionierung von Filmen bei Durchleuchtungs-, Laue- und Debye-Scherrer-Aufnahmen; inklusive Experimentierschiene mit Millimeterskala und Lochblende D = 1 mm zum Aufsatz auf Spaltblendenkollimator.   Technische Daten: â&#x20AC;˘ Abmessungen: Filmhalter: 12 cm x 16,5 cm Experimentierschiene: 25 cm x 16 cm x 6 cm â&#x20AC;˘ Durchmesser der Lochblende: 1 mm Lieferumfang: Experimentierschiene, Filmhalter, Lochblende 554 838

Filmhalter X-ray

Zusätzlich empfohlen: Menge

Kat.-Nr.

Bezeichnung

1

554 895

RĂśntgenfilm

1

554 896

RĂśntgenfilm Agfa Dentus M2

599


7.1 Kristallstrukturen

7.1.3 Laue-, Debye-Scherrer-Aufnahmen, Bragg-Reflexion

Laue-Aufnahme: Untersuchung der Gitterstruktur von Einkristallen Zur Laue-Aufnahme an NaCl und LiF-Einkristallen wird im Versuch P7.1.2.2 die Bremsstrahlung der Röntgenröhre als „weiße“ Röntgenstrahlung ausgenutzt. Aus der Lage der „farbigen“ Reflexe auf einem Röntgenfilm hinter dem Kristall und aus deren Intensität läßt sich unter Anwendung der Laue-Bedingungen die Kristallstruktur und die Länge der Kristallachsen bestimmen.

LiF-Kristall für Laue-Aufnahme Für Laue-Aufnahmen mit dem Röntgengerät (554 801).   Technische Daten: • Abmessungen: 8 mm x 8 mm x 0,3 mm • Netzebenenabstand: 201 pm • Kristallstruktur: kubisch flächenzentriert • Oberfläche: parallel [100] 554 87

LiF-Kristall für Laue-Aufnahme

NaCl-Kristall für Laue-Aufnahme Für Laue-Aufnahmen mit dem Röntgengerät (554 801).   Technische Daten: • Abmessungen: 8 mm x 8 mm x 0,3 mm • Netzebenenabstand: 282 pm • Kristallstruktur: kubisch flächenzentriert • Oberfläche: parallel [100] 554 88

NaCl-Kristall für Laue-Aufnahme

7.1.4 Kristallgittermodelle Bravais Translationsgitter, Satz 14

FESTKÖRPERPHYSIK

Translationsgitter nach Bravais, enthält sieben primitive Translationsgitter, die den sieben Kristallsystemen entsprechen, außerdem sieben weitere Translationsgitter, die sich flächen- bzw. raumzentriert an die vorigen anschließen. Diese vierzehn Gitter bilden die Grundtypen, aus denen fast alle vorkommenden natürlichen Kristalle hervorgehen. Die Gittermodelle mit einer Kantenlänge von etwa 15 cm sind aus 9 bis 14 Kugeln von 25 mm Durchmesser aufgebaut, die durch Metallstäbe fest miteinander verbunden sind. 667 760

Bravais Translationsgitter, Satz 14

Kristallgitter, Satz 9 Grundserie der neun wichtigsten Strukturtypen, enthält die Kristallgitter-Modelle von Kupfer, Magnesium, Diamant, Steinsalz, Graphit, Caesiumchlorid, Wurtzit, Kalkspat und ein allgemeines triklines Translationsgitter. Die Kristallgitter-Modelle sind aus Kugeln von 20 mm Durchmesser aufgebaut, die durch Metallstäbe fest miteinander verbunden sind. 667 763

Kristallgitter, Satz 9

Kristallgitter NaCl   Technische Daten: • Abmessungen: 250 mm x 250 mm x 250 mm 667 767

600

Kristallgitter NaCl

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7.1 Kristallstrukturen

7.1.4 Kristallgittermodelle

Kristallgitter Graphit I   Technische Daten: • Durchmesser: 120 mm • Höhe: 300 mm 667 765

Kristallgitter Graphit I

Graphit-Gitter, Modell hexagonales Gitter, Kristallgitter fest montiert und nicht zerlegbar   Technische Daten: Abmessungen: ca. 25 cm x 25 cm x 40 cm ZE14006

Graphit-Gitter, Modell

Kristallgitter Eis   Technische Daten: • Durchmesser: 400 mm 667 769

Kristallgitter Eis

Kristallgitter Diamant

FESTKÖRPERPHYSIK

  Technische Daten: • Durchmesser: 180 mm 667 766

Kristallgitter Diamant

Molekülbaukasten, Standard Zur Demonstration, in Aufbewahrung mit Beschreibung Lieferumfang: 9 32 2 1 1 3 1 6 2 6 32

Kohlenstoff, 30 mm Ø, schwarz Wasserstoff, 20 mm Ø, weiß Stickstoff, 30 mm Ø, blau Schwefel, 32 mm Ø, gelb Carbonylgruppe, C=O Ethengruppen, C=C Ethingruppe Sauerstoff, 30 mm Ø, rot Fluor, 25 mm Ø, dunkelgrün Chlor, 30 mm Ø, grün Metallsteckverbindungen

ZE12013

Molekülbaukasten, Standard

601


7.2 Leitungsphänomene

7.2.1 Hall Effekt an Silber/Wolfram

7.2 Leitungsphänomene 7.2.1 Hall Effekt an Silber/Wolfram Untersuchung des Halleffekts an Silber In den Versuchen P7.2.1.1 und P7.2.1.2 wird die Hall-Konstante RH zweier elektrischer Leiter durch Messung der Hallspannung UH in Abhängigkeit vom Magnetfeld B für verschiedene Ströme I bestimmt. Für die Hall-Konstante von Silber erhält man einen negativen Wert, der auf Ladungstransport durch Elektronen schließen läßt. Die HallKonstante von Wolfram wird als positive Größe ermittelt. Zur Leitung tragen also hauptsächlich die Defektelektronen bei.

Hall-Effekt-Gerät (Silber) In Halter, mit fest montiertem Silberband, Buchsenpaaren zum Stromanschluss und zum Abgreifen der Hallspannung sowie mit Drehpotentiometer zur Nullpunktkorrektur. Auf Stativstab zur Montage im U-Kern (aus 562 11).   Technische Daten: • Erforderlicher Strom: ca. 20 A• Erforderliche Feldstärke: 0,1 ... 0,6 T • Hallspannung: max. 25·10-6 V • Dicke des Bandes: 5·10-5 m • Abmessungen: Halter: 13 cm x 17 cm x 3,5 cm Stativstab: 9,5 cm x 0,7 cm Ø 586 81

Hall-Effekt-Gerät (Silber)

Hall-Effekt-Gerät (Wolfram) In Halter, mit fest montiertem Wolframband, Buchsenpaaren zum Stromanschluss und zum Abgreifen der Hallspannung sowie mit Drehpotentiometer zur Nullpunktkorrektur. Auf Stativstab zur Montage im U-Kern (aus 562 11).   Technische Daten:

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• Erforderlicher Strom: ca. 20 A• Erforderliche Feldstärke: 0,1 ... 0,6 T • Hallspannung: max. 25·10-6 V • Dicke des Bandes: 5·10-5 m • Abmessungen: Halter: 13 cm x 17 cm x 3,5 cm Stativstab: 9,5 cm x 0,7 cm Ø 586 84

Hall-Effekt-Gerät (Wolfram)

7.2.2 Hall Effekt an Germanium U m V

8 0

Bestimmung von Ladungsträgerdichte und Beweglichkeit in p-Germanium

B = 0 .3 5 T

7 0

I = 3 0 m A

6 0 5 0

In den Versuchen P7.2.1.3 und P7.2.1.4 wird die Temperaturabhängigkeit der Hallspannung und der elektrischen Leitfähigkeit

p -d o p e d G e

4 0

σ = e ⋅ ( p ⋅ µp + n ⋅ µn )

3 0 2 0

an dotierten Germaniumproben untersucht. Unter der Annahme, dass je nach Dotierung eine der Konzentrationen n oder p vernachlässigt werden kann, werden die Konzentrationen der Ladungsträger und ihre Beweglichkeiten bestimmt.

1 0 0 -1 0 3 0 0

4 0 0

5 0 0 T / K

602

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7.2 Leitungsphänomene

7.2.2 Hall Effekt an Germanium

Hall-Effekt-Grundgerät Zur Kontaktierung und Versorgung der verschiedenen Germaniumkristalle auf Leiterplatte, mit Stiel zum Aufbau des Gerätes zwischen Polschuhen des zerlegbaren Transformators. Zur Messung von Hallspannung und Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur. Mit integrierter einstellbarer Konstantstromquelle, Messverstärker für Temperaturmessung mit Abschaltautomatik für Heizung zum Schutz des Kristalles, Kompensationsschaltung für Offsetspannung abgleich- und abschaltbar.   Technische Daten: • erforderliche Versorgungsspannungen: Heizspannung: 2 A ... 4 A, 15 V DC Konstantstromquelle: 40 mA, 12 V DC • Ausgänge: Hallspannung über 4-mm-Sicherheitsbuchsen Temperatur 1 mV/°C über 4-mm-Sicherheitsbuchsen zusätzliche Sicherheitsbuchsen für Spannungsabfall über Kristall • Abmessungen: 15 cm x 25 cm x 5 cm • Masse: 0,5 kg 586 850

Hall-Effekt-Grundgerät

Zusätzlich empfohlen: Menge

Kat.-Nr.

Bezeichnung

1

586 851

Ge undotiert auf Leiterplatte

1

586 852

p-Ge auf Leiterplatte

1

586 853

n-Ge auf Leiterplatte

Ge undotiert auf Leiterplatte Wechselplatine zur Untersuchung der Leitfähigkeit für undotiertes Germanium in Abhängigkeit von der Temperatur. Ge-Kristall aufgelötet auf Wechselplatine für Hall-Effekt-Grundgerät (586 850), mit Kontakten für Querstrom, integrierte Widerstandsheizung mit Thermofühler direkt unter Kristall.   Technische Daten:

586 851

FESTKÖRPERPHYSIK

• Kristallabmessungen: 20 mm x 10 mm x 1mm • Vielfachstecker zum Anschluss der Leiterplatte an Hall-Effekt Grundgerät • Abmessungen: 10 cm x 10 cm x 1 cm • Masse: 200 g Ge undotiert auf Leiterplatte

p-Ge auf Leiterplatte Wechselplatine zur Untersuchung der Leitfähigkeit und der Hallspannung für p-dotiertes Germanium in Abhängigkeit von der Temperatur. Ge-Kristall aufgelötet auf Wechselplatine für Hall-Effekt-Grundgerät (586 850), mit Kontakten für Querstrom und Hallspannung, integrierte Widerstandsheizung mit Thermofühler direkt unter Kristall.   Technische Daten: • Kristallabmessungen: 20 mm x 10 mm x 1mm • mit Vielfachstecker zum Anschluss der Leiterplatte an Hall-Effekt-Grundgerät • Abmessungen: 10 cm x 10 cm x 1 cm • Masse: 200 g 586 852

p-Ge auf Leiterplatte

n-Ge auf Leiterplatte Wechselplatine zur Untersuchung der Leitfähigkeit und der Hallspannung für n-dotiertes Germanium in Abhängigkeit von der Temperatur. Ge-Kristall aufgelötet auf Wechselplatine für Hall-Effekt-Grundgerät (586 850), mit Kontakten für Querstrom und Hallspannung, integrierte Widerstandsheizung mit Thermofühler direkt unter Kristall.   Technische Daten: • Kristallabmessungen 20 mm x 10 mm x 1mm • mit Vielfachstecker zum Anschluss der Leiterplatte an Hall-Effekt Grundgerät • Abmessungen: 10 cm x 10 cm x 1 cm • Masse: 200 g 586 853

n-Ge auf Leiterplatte

603


7.2 Leitungsphänomene 7.2.3 Supraleitung

7.2.3 Supraleitung Supraleiter, Experimentierkit zur Herstellung Dient auch zur Demonstration des Meißner-Ochsenfeld-Effekts (Schwebeversuch). Mit Hilfe dieses Experimentierkits und eines Muffelofens oder Tiegelofens lassen sich gebrauchsfertige Supraleiter-Pellets selbst herstellen. Die notwendige Mischung der Metalloxide ist bereits im richtigen Verhältnis hergestellt und homogenisiert. Lieferumfang: • gebrauchsfertige Mischung aus Y2O3, BaCO3, CuO • Sintergefäß • Presswerkzeug • Schale für flüssigen Stickstoff • Kunststoffpinzette • Spezialmagnet, 4 mm x 10 mm Ø • Anleitung zur Herstellung der Supraleiter-Pellets 667 550

Supraleiter, Experimentierkit zur Herstellung

Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Experimentierkit Zur Demonstration des Meißner-Ochsenfeld-Effekts, der als einfacher Nachweis für die Supraleitfähigkeit eines Stoffes dient. Der Supraleiter wird mittels flüssigen Stickstoffs auf 77 K abgekühlt. Beim Erreichen der Sprungtemperatur beginnt der Spezialmagnet (hohe magnetische Feldstärke bei minimalem Gewicht) über dem Supraleiter zu schweben. Lieferumfang: • Supraleiter-Pellet, 4 mm x 23 mm Ø • Spezialmagnete, 4 mm x 10 mm Ø, 2 Stück • Schale für flüssigen Stickstoff • Kunststoffpinzette 667 551

Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Experimentierkit

Bestimmung der Sprungtemperatur eines Hochtemperatur-Supraleiters

FESTKÖRPERPHYSIK

Im Versuch P7.2.6.1 wird die Sprungtemperatur des Hochtemperatur-Supraleiters YBa2Cu3O7-x bestimmt. Dazu wird die Substanz mit flüssigem Stickstoff unter ihre Sprungtemperatur Tc = 92 K abgekühlt. In einer Vier-PunktMessung wird dazu mit dem computerunterstützten Messwerterfassungssystem CASSY der Spannungsabfall an der Probe in Abhängigkeit von der Probentemperatur aufgezeichnet.

Sprungtemperatur und elektrischer Widerstand, Experimentierkit Dieser Experimentierkit erlaubt die exakte Bestimmung der Sprungtemperatur (4-Punkt-Messung), bei welcher der Widerstand des Supraleiters auf Null sinkt. Lieferumfang: • Messadapter mit integrierter hochkonstanter Stromquelle. Der Adapter liefert linearisierte Signale für Spannungsabfall und Temperatur an zwei Schreiberausgängen. Die Messwertaufzeichnung erfolgt durch Zweikanalschreiber oder durch Computer mit Hilfe des Interfaces CASSY (524 013) und der Software CASSY Lab (524 220) • Supraleiter mit 4 Kontaktpunkten zur Spannungsmessung und integriertem Temperatursensor, fertig verdrahtet zum Anschluss an den Messadapter • Aluminium-Dose • Isoliergefäß zur Versuchsdurchführung, dient gleichzeitig zur Aufbewahrung von Messadapter und SupraleiterMessbaustein 667 552

Sprungtemperatur und elektrischer Widerstand, Experimentierkit

7.3 Experimentierliteratur LIT: LD Handblätter Physik, P7 - Festkörperphysik Ca. 20 Experimentieranleitungen für Sekundarstufe 2 oder Hochschulpraktikum aus dem Bereich Festkörperphysik; ca. 120 Seiten; im Ringordner. Versuchsanleitungen größtenteils in Deutsch, einige wenige in Englisch. 597 5157DE

604

LIT: LD Handblätter Physik, P7 - Festkörperphysik

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Physikkatalog - Festkörperphysik