Auswertung von Infrarotspektren (Lutz Häcker & Peter Scheurmann)

Beteiligte:

Wilhelm-Ostwald-Gymnasium Leipzig

     Schüler: Denis Gessert, Robert Lichtenheldt, Maximilian Keitel (10. Klasse)

     Betreuung: Peter Scheuermann

 

Landesgymnasium für Hochbegabte Schwäbisch Gmünd

     Schüler: Helen Dümmig, Ingo Lange (11. Klasse)

     Betreuung: Lutz Häcker

 

Zielstellung:

Erstellung, Erprobung und Dokumentation einer Software zur Auswertung von Infrarot-Spektren und die Aufbereitung für den Einsatz in Schulen.

 

Aufgabenverteilung:

Leipzig: Erstellung der Software

Schwäbisch Gmünd: Erprobung und Dokumentation des Programmes

 

Im Schuljahr 2010/11 wurde erreicht:

     Leipzig:

         eine Software zur Auswertung von Spektren wurde erstellt, sie leistet:

         - Anzeige der Spektren (Liste und Diagramm) - auch mehrerer Spektren gleichzeitig, Zoomfunktion,

           Farbzuordnung

         -Anzeige (Laborwerte), „manuelles“ Suchen und Auffinden von chemischen Elementen (Absorption

           oder Emission)

         - Anzeige von Informationen zu den chemischen Elementen (Laborwerte)

         - Verschiebung gegenüber den Laborwerten à Rückschlüsse auf die Relativgeschwindigkeit; bei

           Galaxien ist über die Hubble-Beziehung die Entfernungsbestimmung möglich.

Screeshot der bisher erstellten Software

     Schwäbisch Gmünd:

         Erstellung einer Dokumentation (32 Seiten) über:

         1. Das SOFIA-Projekt

         2. Einführung zur Spektroskopie

         3. Spektrallinien

         4. Doppler-Effekt

         5. Infrarotspektroskopie

         6. Anleitung zum Programm

         7. Eine praxistaugliche Aufbereitung für den Unterricht konnte noch nicht erfolgen,

             da bisher keine realen SOFIA-Messdaten vorlagen (siehe unten).

 

Probleme und Ausblick:

Im Schuljahr 2010/11 hatten wir nur Test-Dateien zur Verfügung, noch keine SOFIA-Messdaten. Nach einem Besuch im November 2011 von Herrn Scheuermann und Denis Gessert in Bonn bei Herrn Dr. Wiesemeyer ergibt sich das Problem, dass das Programm grundsätzlich überarbeitet und angepasst werden muss, denn:

 

1. Die Spektrometer (GREAT) bei SOFIA arbeiten nach einem anderen Prinzip, schmalbandig und immer in der nahen Umgebung ausgewählter Spektrallinien

 

2. Die Messdaten liegen zumeist im FITS-Format vor und müssen für das Programm umgewandelt werden. In diesen Spektren geht es weniger um die Suche nach vorhandenen Elementen als vielmehr um die Geschwindigkeiten und Temperaturen innerhalb der Objekte, bzw. deren räumliche Struktur.


Aufgrund der Einbindung der beteiligten Schüler und Lehrer in andere Projekte und Aufgaben ist vor Ende des Schuljahres 2011/12 eine Fertigstellung dieser nicht zu erwarten. Dann kann auch die Erstellung der Dokumentation abgeschlossen werden.

Selbstbau-Spektrometer

Am Wilhelm-Ostwald-Gymnasium in Leipzig arbeiten Herr Scheuermann und Denis Gessert an einer weiteren Aufgabenstellung: Seit 2011 wird ein eigenes Spektrometer mit Linearscanner entwickelt und gebaut (siehe Abbildung unten). Dieses soll dann ebenfalls mit dem Programm zusammenarbeiten, so dass sich hiermit Spektren im sichtbaren Bereich und im nahen Infrarotbereich darstellen und auswerten lassen (wie das der Sonne, von Kunstlichtlampen oder Infrarot-LED’s). Damit sollen die Möglichkeiten des Programmes noch erweitert werden.

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