Forscher auf Zeit - Johann-Rist-Gymnasiasten untersuchen Licht und Lasertechnik im Institut für Laser-Physik

31.07.2012

Es ist schon eine Herausforderung an sich, 25 Schüler auf 4 Arbeitsgruppen zu verteilen. Nicht, was die Mathematik betrifft, denn einzelne Gruppen können auch einen Schüler mehr oder weniger vertragen. Wohl aber, was die Interessenslage angeht: „Wer will in die Gruppe Festkörperlaser?“, fragt Physiklehrerin Silke Stamm. Gut 15 Finger schnellen nach oben. Das sind nahezu alle Schüler, die den Versuch am Vortag nicht absolviert hatten. 

Gruppeneinteilung für Fortgeschrittene

Thomas Garl seufzt. Der Koordinator des Schülerlaserlabors der Universität Hamburg kennt das Problem: Die Aufgabe, einen Festkörperlaser aus blauem Pumplaser, Laserkristall und Resonatorspiegel zu bauen, so dass ein roter Laserstrahl entsteht, ist durchaus beliebt. „Das sieht ja auch sehr hübsch aus.“ Weshalb der promovierte Physiker mit der Gruppenaufteilung lieber nichts zu tun haben möchte. „Am besten ist, die Gruppen sind schon eingeteilt, wenn sie zu uns kommen.“

Forscher auf Zeit
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Unbekannte Wege

Es ist der letzte Schultag in Schleswig-Holstein, noch einen Tag Zeugnisausgabe, dann folgen sechs Wochen Pause für die Zwölftklässler vom Johann-Rist-Gymnasium in Wedel. Da ist die Motivation, unbekannte Wege auszuprobieren, nicht mehr ganz so groß. Die Gruppeneinteilung klappt nicht auf Anhieb und die Lehrerin ist gefragt: Silke Stamm zählt gnadenlos ab, gerade mal sieben Schüler schaffen es zum Festkörperlaser – und eine Schülerin: „Ich wollte das gestern schon machen, aber da gab es ebenfalls zu viele Interessenten“, erklärt Stella freudestrahlend.

Vier Bereiche mit unterschiedlichem Charme

Nicht ganz so zufrieden wirkt Sören, der auch gerne am Laseraufbau mitgewirkt hätte. Am Vortag war er in der Gruppe Interferenz gelandet, die Laser, Strahlteiler, Spiegel und einen Schirm so aufbaute und ausrichtete, dass die Überlagerung von Lichtwellen gemessen werden konnte. Heute rutscht er nur einen Tisch weiter: In der Arbeitsgruppe Spektroskopie soll das Energiespektrum unterschiedlicher Lichtquellen untersucht werden.  

Forscher auf Zeit
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Unterschiedliche Lichtspektren

Dafür gibt es zwei Spektrometer, verteilt auf fünf Jungs: Kevin und Eike vermessen draußen vor dem Labor die Lichtquelle Sonne. Sören, Michel und Philipp haben gerade das Infrarotlicht der Fernbedienung aufgenommen und einen deutlichen Ausschlag im hohen Frequenzbereich aufgezeichnet. „Ganz anders als das Lichtspektrum beim Feuerzeug, das mehrere Ausschläge auf verschiedenen Wellenlängen zeigt“, erklärt Philipp und prognostiziert: Bei der Messung von Halogen- und dann noch Sonnenlicht werde man noch deutlich unterschiedliche Wellenlängen nachweisen können.

Jeden Tag ein neuer Themenbereich

Es sind keine blutigen Anfänger, die für zwei Tage im Schülerlabor in die Rolle der Forscher schlüpfen. Es sind Physikprofilschüler, die zunächst das Labor, die Züchtung von Kristallen und einen Versuchsaufbau kennengelernt haben. Mit der Chance, sich am Folgetag noch einmal neu zu orientieren. Beispielsweise in die Arbeitsgruppe der akustooptischen Modulatoren: Ein Laserstrahl wird durch eine Wanne mit Wasser und Ultraschallwelle geschickt und an den Dichteschwankungen der Schallwelle wie an einem Gitter abgelenkt. Es entsteht ein Interferenzmuster auf dem Bildschirm

Forscher auf Zeit
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Physiker überlegen in Formeln

Aber wie kann man die Schallgeschwindigkeit im Wasserbad bestimmen? „Überlegt mal“, sagt Tutor Alexander Grote und ergänzt: „Wenn wir Physiker von Überlegung sprechen,  dann meinen wir meistens, dass wir eine Formel bauen.“ Genau das haben Franziska und Eliza getan und anhand der Abstände zwischen den größten Wellenausschlägen, den Interferenzmaxima, die Schallgeschwindigkeit errechnet. „Das habt ihr sehr gut gemacht“, lobt Doktorand Grote.

Etwas ganz anderes als in der Schule

Ein Stockwerk darunter hat Stella mit ihrem Team zunächst die Leistung des Lasers bemessen, dann angefangen zu justieren und schnell gemerkt, wie mühsam das ist. „Wir haben zudem noch an einer falschen Stelle justiert und mussten noch einmal komplett von vorne anfangen.“ Dennoch fand die Oberstufenschülerin den Tag im Schülerlabor spannend: „Ich finde das cool, weil es etwas ganz anderes ist als das, was wir sonst in der Schule machen.“

Durch Datenauswertung verstehen

Und sogar Sören wirkt am Ende ganz zufrieden mit seinem vorletzten Schultag: Er ist dem grünen Laserpointer auf die Spur gekommen, den Laborleiter Thomas Garl nur unter strengen Vorsichtsmaßnahmen aus dem Schrank geholt hatte: „Dieser Laser ist in Australien eine Waffe, weil er relativ stark ist.“ Die Leistung hatte Garl mit einem Filter abgeschwächt und das Team mit dem Spektrometer bestimmt, welche Filter man nehmen muss, um sowohl das Infrarotlicht als auch das sichtbare Licht messen zu können. „Experimentalphysik heißt, Messdaten aufnehmen und dadurch Dinge verstehen“, betont der Physiker, „aber sehr oft fallen vor der eigentlichen Durchführung noch viele Vormessungen an.“ Insofern sind Sören und Team der Experimentalphysik an diesem Tag schon einen ganzen Schritt näher gekommen. 

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