ASTRO - PHYSIK

Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt.

Albert Einstein

Altlast Laborbericht

Radioteleskope

Die zweite Semesterwoche habe ich hauptsächlich mit programmieren verbracht. Einerseits habe ich zwei Kurse in denen ich C und Python lerne, andererseits gab es aber immer noch einiges zu tun für die Datenauswertung eines Experiments (MATLAB). Eine gute Gelegenheit den sogenannten Laborkurs (oder Fortgeschrittenenpraktikum) vorzustellen. Während eines Semesters gilt es 4 verschiedene Experimente durchzuführen und einen Bericht darüber zu verfassen. Ein Experiment sollte etwa 3 Wochen in Anspruch nehmen beziehungsweise 75 Stunden. Zunächst einmal hat man eine ganze Palette an Experimenten zur Auswahl. Die einzige Einschränkung ist hierbei, dass nicht mehrere Gruppen gleichzeitig an einem Experiment zugange sind. Sonst gäbe es womöglich Komplikationen mit der Laborbelegung. Hat man sich für eines der Experimente eingetragen, gilt es sich darauf vorzubereiten. Man erhält einen Beschrieb des Experiments, der so zwischen 10 und 20 Seiten lang ist, eine erste Einführung in die zugrunde liegende Theorie der physikalischen Prozesse gibt und den technischen Aufbau erläutert. Ebenso werden die Versuche erläutert, die es durchzuführen und einen Fragekatalog, den es zu beantworten gilt. Mein Laborpartner und ich haben als Vorbereitung jeweils den – ohnehin obligaten – Theorieteil unseres Berichtes verfasst und den Fragekatalog dort einfliessen lassen. So sahen wir uns jeweils gut genug vorbereitet für die kurze mündliche Prüfung, welche ansteht, bevor man mit dem eigentlichen praktischen Teil beginnen darf. Ist diese erfolgreich absolviert geht es ab ins Labor.

Im Labor hat man dann z.B. ein 4m Radioteleskop zur Verfügung mit welchem man verschiedene vorgegebene Messungen durchführen soll. Zunächst soll es kalibriert werden, indem man Dinge misst, von denen man sehr genau weiss, was man am Ende für Resultate erhalten sollte. Z.B. die Sonne und den kalten, wolkenfreien Himmel. Manchmal hat man auch eine sauber kalibrierte Rauschdiode oder etwas ähnliches am Messgerät installiert. Somit weiss man dann um welches Grundrauschen man die schlussendlichen Daten korrigieren muss. Praktisch bei jedem Versuch steht am Anfang die Kalibration. Anschliessend möchte man ein paar Dinge vermessen, die man noch nicht kennt. Wenn wir weiter beim Radioteleskop bleiben, wären dass allenfalls andere Sterne oder auch einfach die Umgebung, um allfällige Störquellen in unterschiedlichen Richtungen auszumachen. Erstaunlich was für starke Peaks man da von gewissen Antennen erhält, in Frequenzbereichen in denen es eigentlich veboten wäre zu senden.

Hat man alle Versuche durchgearbeitet, was immer einiges an Knobeln und Tüfteln bedarf, geht es an die Datenauswertung. Darüber habe ich bereits vorige Woche kurz berichtet. Viel Programmierarbeit ist angesagt.

Hat man seine Resultate zusammen, gilt es nun einen Bericht zu schreiben. Einerseits sollte er sich an wissenschaftlichen Artikeln orientieren, andererseits soll er aber viel ausführlicher aufzeigen, wie man vorgegangen ist und welche Resultate man erhalten hat. Der Aufbau ist dabei stets der gleiche:

  • Abstract: Kurz und prägnant aufzeigen mit welcher Methode man welche Resultate erreicht hat und was die Motivation dahinter war.
  • Einleitung: Vorstellen der grundlegenden theoretischen Konzepte und Beantworten der gestellten Theoriefragen.
  • Methodik: Was hat man im Labor gemacht? Welche Geräte hat man verwendet. Schematische Skizzen und allenfalls Schaltpläne.
  • Resultate: Was hat man gemessen, beziehungsweise aus den Messdaten dann “errechnet” (da steckt die Programmierarbeit drinn). Plots und Graphen können Daten relativ kompakt zusammenfassen.
  • Diskussion: Sind die Resultate plausibel? Stimmen sie mit Literaturwerten überein? Falls nicht: Was könnten die Gründe für Abweichungen sein? Mögliche Fehlerquellen?
  • Feedback: Was hat man im Versuch gelenrt? Was hat Spass gemacht?

Es lohnt sich diesen Bericht in LaTeX zu schreiben, da jeweils doch recht viel Mathematik drinn steckt (insbesondere im Theorieteil), aber man z.B. auch recht einfach seine MATLAB-Programme als schön formatierten Text einbinden kann. Über LaTeX schreibe ich vielleicht ein ander Mal etwas mehr.

Die 75 Stunden die man pro Versuch haben sollte sind aber sehr optimistisch geschätzt. Ich denke, bereits das Programmieren hat bei mir jeweils rund 50 Stunden in Anspruch genommen. Die Vorbereitung vielleicht 20 Stunden, dass Schreiben des Berichtes wohl auch nochmals so viel und im Labor verbringt man auch noch einige Stündchen. Aber man kann es bestimmt auch etwas effizienter oder weniger gründlich machen als wir. 4 gewinnt dürfte deutlich einfacher zu erreichen sein. Aber auch Effizienz will gelernt sein.

Programmiergeschick
Ein altbekannter Einstieg
 

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