Ungdomslaboratoriet
Ungdomslaboratoriet (ULAB) tilbyder gymnasieelever en dag som forsker i vores laboratorium på Niels Bohr Institutet, hvor de med assistance af vores fysikstuderende kan vælge mellem mange forskellige forsøg.
Læs om de mange forskellige forsøg nedenfor, og gå derefter til vores bookingside og bestil jeres besøg. I kan læse om holdet bag ULAB her, der køres af Prof. Ian Bearden og Niels Bohr Institutets fysikstuderende.
<< Booking og praktisk info >>
Denne hjemmeside indeholder information om de forskellige forsøg vi udbyder, samt om bookingproceduren. Udover ULAB-oplevelsen tilbyder Niels Bohr Institutets ansatte en guidet tur af den historiske bygning inklusiv et besøg i Niels Bohrs arbejdsværelse.
Vores vigtigste opgave er at vække interessen for fysik i de unge på en sjov og ukonventionel måde. Vi ønsker at give indsigt både i rigtigt videnskabeligt arbejde og spektakulære naturfænomener. Gennem eksperimenter forsøger vi at udbygge elevernes intuitive forståelse af basale koncepter indenfor fysik og give dem et indblik i, hvor disse koncepter bruges i virkeligheden.
Forudsætninger:
Fysik på A- eller B_niveau
Forskningsområde:
Eksperimentel fysik
Maksimalt deltagerantal: 30
Varighed: Op til 3½ time
Adresse: Niels Bohr Institutet, Blegdamsvej 17, 2100 København Ø.
ULAB er lukket disse tider:
- Efterårsferie, jul, vinter, påske
- Uge 4 + 25 + 45 (eksamen)
Hvad er en tågekammer?
Når man siger ”partikeldetektor” vil de fleste tænke på Large Hadron Collider, som er partikeldetektoren over alle – den er både større og vejer mere end alle andre partikeldetektorer i verden. Men partikeldetektorer er ikke altid kompliceret. Faktisk er nogle af dem så simple, at man kan bygge dem ud fra ting fra IKEA.
Et diffusionstågekammer er en sådan detektor. Oprindeligt udviklet på UC Berkeley i 1938. Denne type detektor bruger fordampet alkohol til at lave en "tåge", der er ekstremt følsom over for passerende partikler.
Kosmiske stråler er partikler, der konstant rammer Jorden fra rummet. Når de rammer Jordens atmosfære, frigiver de en byge af lettere partikler, hvoraf mange usynligt regner ned til os. Når en kosmisk stråle passerer gennem en tåge, skabes spøgelsesagtige partikel-spor, der er synlige for det blotte øje.
Hvordan laver man en tågekammer?
Et diffusionstågekammer sammenlignes ofte med et stort akvarium, hvilket ofte er en god beskrivelse. Låget er beklædt med en klud, som er gennemblødt (men ikke dryppende!!) med en sprit-vandblanding. Den fordamper og mætter luften i akvariet. Man køler nu bunden til ca. -80 ⁰C vha. tøris. Ved bunden, hvor luften er kold, bliver luften så overmættet med vanddamp, at vanddampen får svært ved at danne dråber og regne ned.
Noget som kan sætte dråbedannelsen i gang er elektriske ladninger. Ioniserende stråling f.eks. α- stråling (ladede heliumkerner) og β-stråling (elektroner) ioniserer luften de går igennem, for α- stråling op til 60 000 ionpar pr. cm luft for β-stråling over 100 ionpar.
Et sted imellem top og bund vil ioniserende stråling så kunne danne tågespor, når luften lige er overmættet med vanddamp. Man belyser området med skarpt lys og man vil da være i stand til at se og måle på disse spor. Den ioniserende stråling kommer så enten fra en radioaktiv kilde eller fra stråling fra rummet.
Hvad sker der inde i tågekammeret?
Alkoholen som er absorberet af kluden er ved stuetemperatur og fordamper langsomt i luften i kammeret. Men som det fordampede alkohol synker mod tørisen, køles det ned og ønsker at vende tilbage til en væske.
Luften nær bunden af tanken er nu overmættet, hvilket betyder, at det er lige under dens atmosfæriske dugpunkt. Og ligesom vandmolekyler klamrer sig til græsstrå på kølige morgener, vil den atmosfæriske alkohol danne tåge-lignende dråber på hvad det end kan fange.
Når en partikel passerer gennem tågekammeret, støder det ind i atmosfæriske molekyler og frastøder nogle af deres elektroner, hvilket resulterer i at molekylerne bliver til ladedeioner. Den atmosfæriske alkohol er tiltrukket af disse ioner og klamrer sig til dem hvilket danner små dråber.
De resulterende spor som er efterladt ligner striber efter en flyvemaskine. De lange tynde linjer markerer partiklens vej gennem alkohol-tågen.
Hvad kan man sige ud fra sporene?
Mange forskellige typer af partikler kan passere gennem tågekammeret. Det kan være svært at se, men du kan faktisk skelne mellem de forskellige typer af partikler baseret på sporene de efterlader.
- Korte tykke spor:
Disse er ikke kosmisk stråling. Når du ser korte, tykke spor, ser du en atmosfærisk radon atom spytte en alfapartikel ud (en klump af to protoner og to neutroner). Radon er en naturligt forekommende radioaktivt grundstof, men det findes i så lave koncentrationer i luften, at det er mindre radioaktivt end peanut butter. Alfapartikler spyttet ud af radon-atomer har lav energi, så de efterlader korte, tykke spor.
- Lange, lige spor
Disse stammer fra myoner! Myoner er de tungere fætre til elektronen og produceres, når en kosmisk stråle støder ind et atmosfærisk molekyle højt oppe i atmosfæren. Fordi de er så massive passerer myonerne uhindret i deres vej gennem luften og efterlade rene, lige spor.
- Zig-zag og krøllede spor
Disser stammer fra en elektron eller positron (elektronens anti-stof tvilling). Betapartikler som elektroner og positroner opstår, når en kosmisk stråle styrter ned i atmosfæriske molekyler. Elektroner og positroner er lette partikler og hopper rundt når de rammer luftmolekyler, hvilket efterlader zig-zag og krøllede spor.
- Splittede spor
Hvis et spor splitter, skyldes det en henfaldet partikel. Mange partikler er ustabile og vil henfalde til mere stabile partikler. Hvis dit spor pludselig spalter, ser du fysik i aktion!
Vi afmystificerer konceptet klimaforandringer vha. en lyspære, et rør med luft og et multimeter.
Denne kvalitative øvelse viser direkte effekten af drivhusgasser (
Eksperimentet består af to trin, hvor eleverne tester drivhusgassernes evne til at absorbere UV og synligt lys i forhold til varme. Eksperimentet lader eleverne blive mere fortrolige med multimetre. Derudover skal leverne indsamle og fortolke kvantitativ eksperimentel data. I løbet af øvelsen vil vi desuden diskutere vigtigheden af drivhuseffekten og de risici, der er ved at udlede for mange drivhusgasser i vores atmosfære. Vi kommer til at berøre generelle mønstre i interaktionen mellem lys og stof.
Tidligere har vi udført denne øvelse både med universitetsstuderende og gymnasieelever, men den kan også være velegnent til engagerede 9. klasses elever.
Vores hold har kreeret en 3D-printet planet-model, der kan vise, hvordan man finder exoplaneter – planeter uden for vores solsystem.
Princippet i transitmetoden er at undersøge ændringen i en fjern stjernes lysintensitet over tid. Kepler-teleskopet indsamlede den slags data over mange måneder, men er nu erstattet af den nye TESS satellit.
Metoden kan bestemme baneperioden af exoplaneter samt andre egenskaber såsom planetens størrelse og albedo.
Planet-modellen består af en lyspære (stjerne) med udskiftelige 3Dprintede sfærer (planeter), og iOLab lyssensoren fungerer som teleskopet.
Billedet ovenfor viser et eksempel på lysintensitet dataindsamlet vha. modellen.
Dette forsøg anbefales til gymnasieelever. Forsøget giver mulighed for at arbejde med nye IT-apparater, nye astrofysiske koncepter, og giver desuden en dybere forståelse af, hvordan man laver forsøg indenfor astrofysikken. Lad os bringe stjernerne ned til jer i vores laboratorie – prøv vores exoplanet mysterie boks.
Vi har sammensat en lille, simpel gammastrålingsdetektor, som muliggør at måle gammastråling fra adskillige kilder og bestemme energien af denne stråling.
Deltagere vil lære om gammastrålingens mulige kilder og hvad den fortæller om atomkerner opbygning. Aktiviteter med NBI BiGS (Billige Gamma Spektrometre) kan udføres med forskellige læringsmål i sigte og på forskellige niveauer, fra et tretimers besøg, hvor uranium- og thoriumindhet undersøges i forskellige objekter såsom bananer, til mere dybdegående forløb, hvor deltagere bygger deres egen detektor og bestemmer opløsningsgrad og effektivitet.
Avancerede deltager kan vælge at bygge en modelleret PET scanner ved at bruge to af vores detektorer. Man kan måle en elektron-positron annihilering ved at vente på, at begge detektorer giver udslag inden for kort tid af hinanden. Dette forsøg illustrerer ikke bare, hvordan PET scannere fungerer, men giver også deltagere mulighed for at se eksperimentelt, at E = mc2
En måde at skabe et system (næsten) uden friktion er vha. hoverballs. Det giver mulighed for at opnå en forståelse af konceptet impuls.
Ved hjælp af iPads og appen Physics Lab er det muligt at undersøge hoverballs, når de støder sammen under forskellige betingelser, idet appen tracker de givne hoverballs.
Eleverne får stillet 2 hoverballs, en 1 meter lang lineal samt iPads til rådighed. De skal designe et eksperiment, der giver mulighed for at udforske egenskaber ved impuls under forskellige kollisioner. Der kan f.eks. være tale om et frontalt sammenstød eller en hoverball, der rammer en anden hoverball i hvile. Med dette eksperiment er der desuden mulighed for at genopfriske viden om forskellige typer af energioverførsler bl.a. som følge af rotation og friktion.
Det er en meget åben øvelse, der giver eleverne frihed til at forme (og efterprøve) deres egne hypoteser samt opstille og designe deres forsøg. Eksperimentet er velegnet til elever fra 9. klasse og opefter, men bemærk at jo mindre erfaring eleverne har, jo mere vejledning (og dermed mindre frihed) kan være påkrævet for at give dem det fulde udbytte.
Vidste du, at gurkemeje i alkohol er fluorescerende? Vidste du, at en grøn laser bliver rød i olivenolie? I "leg med lys eksperimenter" bruger vi lasere og infrarøde kameraer til at undervise og illustrere sjove og interessante egenskaber af lys.
I laboratoriet vil de studerende blive introduceret til fluorescens, diffraktion, infrarød- og UV-lys, samt lysets hastighed i forskellige media. Vi tilbyder set af eksperimenter hvori de studerende kan eksperimentere med fluorescerende og fosforescerende materialer, samt forskellige typer af UV-lamper og varmeundersøgelser vha. infrarøde kameraer.
Ved at udforske interaktion mellem lasere og vand, olie og tonisk vand, kan de studerende lære og lysets energi og hastighed. Til sidst, ved hjælp af diffraktionsgitter vil de studerende blive introduceret til konceptet om diffraktion.
Kom til ULAB og leg med lys. Vi tilbyder en række forsøg med lys til yngre elever – normalt elever fra 9. og 10. klasse. Forsøgene er hovedsageligt kvalitative og har til formål at vække interessen for fysik hos de yngre elever.
Forsøgene foretages i små grupper, der skifter mellem 3 forskellige arbejdsstationer. Ved hver station får grupperne det nødvendige udstyr til at foretage undersøgelser.
Eksperimenterne inkluderer:
- Lys, der bevæger sig gennem forskellige medier, og hvordan dette påvirker lysets egenskaber.
- En undersøgelse af usynligt lys gennem infrarøde kameraer og vha.
fluorescerende og fosforescerende materialer. - Forøgelse af kendskabet til det elektromagnetiske spektrum ved at
undersøge spektrallamper. Og mere!
Simple koncepter velkendt fra mekanik kan hjælpe os til at bestemme lysets hastighed.
Hastigheden af ethvert objekt er defineret som objektets forskydning pr. tidsenhed. I dette forsøg reflekterer vi en lyspuls og måler forsinkelsen fra lyset udsendes til det detekteres. Ved at variere afstanden kan eleverne aflæse forsinkelsen givet af oscilloskopet (se billedet øverst til venstre). Når mindst 10 sæt tids- og afstandsdata er indsamlet, er der bare tilbage at plotte dem! Hældningen af den resulterende lineære kurve er lysets hastighed.
At opstille forsøgsopsætningen korrekt giver god træning inden for eksperimentelle metoder, især i at genkende kilder til usikkerhed. Spørgsmålet om, hvorfor den beregnede værdi af lysets hastighed ikke er præcis c, vil helt sikkert opstå, hvilket giver mulighed for en diskussion om, hvordan teoretiske metoder afviger fra virkeligheden. Brugen af oscilloskopet til dataindsamling er en god udfordring for eleverne, og kan afbalancere den mindre komplicerede teoretiske model,
Grundet den tekniske natur af øvelsen anbefales den til elever på gymnasieniveau eller højere.
Radioaktivitet (Læs om Alfa-, Beta-og Gammastråling)
Bestemte materialer har ingen modstand når de er underafkølede, hvilket gør dem særligt interessante at undersøge.
Eleverne vil i denne øvelse have mulighed for at lære om denne type materialer og teste ved hvilke temperaturer, disse materialers modstand bliver 
For at bestemme
Meissner Effekten (billedet øverst til højre), hvor superlederen får en lille magnet til at svæve. Vi sørger også for skumfiduser, der kan dyppes i flydende nitrogen (
Dette er en af vores mest komplekse øvelser, og er derfor mest egnet til elever på gymnasieniveau eller højere. Vi gør vores bedste for at give praktiske eksempler på kredsløb og magnetiske fænomener, der kan være lidt af en udfordring at forstå. Derudover er det bare sjovt at spise skumfiduser, der er blevet frosset med
Superledning (Læs om Superleder)
Medarbejdere:
| Navn | Titel | |
|---|---|---|
| Ian Bearden | Leder af ULAB | |
| Erik Magnus Belhage | Studenterstudievejl. | |
| Freja Guttesen | Studenterstudievejl. | |
| Jo Verwohlt | Studenterstudievejl. |