Dresden 2017 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 22: Praktika, neue Praktikumsversuche

DD 22.1: Vortrag

Mittwoch, 22. März 2017, 11:10–11:30, GER 39

Analogieversuche zur Gravitationswellendetektion — •Max Winter, Antje Bergmann und Carsten Rockstuhl — Institut für Theoretische Festkörperphysik, Karlsruher Institut für Technologie

Als Grundlage eines neuen Laborversuchs für das physikalische Lehramtspraktikum am KIT wurde ein Analogieexperiment entwickelt, um angehenden Lehrern die Funktionsweise moderner Gravitationswellendetektoren zu vermitteln. Die Analogie basiert auf der Verwendung von Schallwellen. Mittels eines Interferometers wurden Tonsignale von neben dem Aufbau stehenden Lautsprechern detektiert.

Der Aufbau orientiert sich am Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. In einem Michelson-Interferometer wurde ein Arm zu einer reflektierenden Fabry-Pérot-Kavität ergänzt. Der Endspiegel in diesem erweiterten Arm wurde durch Schallwellen zu Schwingungen angeregt. Die gemessene Intensität am symmetrischen Ausgang des Interferometers wurde mittels FFT-Analyse ausgewertet. Es wurde die Reaktion der Interferometer auf Armlängenänderungen ausgemessen. Weiterhin wurden die Resonanzeigenschaften des Aufbaus und die Sensitivitätssteigerung durch die Verwendung der Fabry-Pérot-Kavität untersucht. Diskutiert wurden außerdem die Grenzen der Analogie zwischen Schall- und Gravitationswellen. Mit dem hier beschriebenen Aufbau und den dazugehörenden Experimenten möchten wir Schülern und Studenten eines der bedeutendsten Experimente der jüngeren Vergangenheit näher bringen und die Faszination und Begeisterung für das weitere Themenumfeld wecken.