Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

5. Versuchsanleitung für das
Demonstrationspraktikum
Seit 2001 schreibt die Prüfungsordnung des Bundeslandes Baden-Württemberg für
Lehramtsstudierende mit Hauptfach Physik die erfolgreiche Teilnahme an einem Kurs
zur Durchführung von Demonstrationsexperimenten vor. Darin sollen die fachdidaktischen
Grundlagen der Durchführung von Schulversuchen vermittelt und anhand
ausgewählter Experimente aus verschiedenen Bereichen der Schulphysik angewandt
und diskutiert werden.
Das Physikalische Institut der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg bietet ein solches
Praktikum seit dem Wintersemester 2008/2009 an. Dazu stellten drei Lehramtstudenten
im Rahmen ihrer Abschlussarbeit insgesamt 27 Experimente aus den Bereichen
Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik, Akustik, Wärmelehre, Atomphysik und Kernphysik
zusammen und entwickelten gemeinsam mit den betreuenden Dozenten die
Umsetzung im Praktikum [26][27][28][29]. Die Veranstaltung ist so angelegt, dass
die Studenten im Laufe des Kurses jedes Experiment einmal durchführen, jeweils in
Zweiergruppen mit einem zeitlichen Umfang von ungefähr einer Stunde. Desweiteren
präsentiert jede Gruppe einen ausgewählten Versuch in einem separaten Seminartermin,
woran sich eine Diskussion über die fachdidaktische Umsetzung des Experiments
anschließt.
Der in dieser Arbeit vorgestellte Versuch zur Absorption thermischer Strahlung durch
atmosphärische Gase soll das bestehende Angebot des Praktikums erweitern und
ergänzend im Bereich der Wärmelehre durchgeführt werden. Bisher besteht dieser
lediglich aus dem Versuch “Infrarotstrahlung“, in welchem die von einem Leslieschen
Würfel abgestrahlte Wärmestrahlung mit einer Thermosäule untersucht wird. In diesem
Experiment soll erkannt werden, dass die Strahlungsleistung neben der Temperatur der
emittierenden Oberfläche auch von seiner Beschaffenheit abhängt. Der hier beschriebene
Versuch stellt hingegen die klimatologische Bedeutung der Wärmestrahlung heraus
und offenbart die grundlegenden physikalischen Ursachen des Treibhauseffekts. Indem
die Absorptionseigenschaften verschiedener atmosphärischer Gase untersucht werden,
können absorbierende Treibhausgase ausgemacht und deren Treibhauswirksamkeit
diskutiert werden. Damit stellt dieser Versuch einen experimentellen Zugang zu einem
Thema dar, welchem im naturwissenschaftlichen Fächerverbund zunehmend Bedeutung
beigemessen wird.
In der Konzeption des Versuchs wurde darauf geachtet, bereits vorhandene Instrumente
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