Die Ausstellung „Licht und Materie“ bildet die thematische und chronologische Fortsetzung der Ausstellung „Klassische Optik“. Diese Ausstellung wird in Kooperation mit dem Excellenzcluster „Munich Center for Quantum Science and Technology“ (MCQST) erarbeitet. Während in der Ausstellung „Klassische Optik“ die Ausbreitung von Licht in Strahlen und Wellen im Vordergrund steht, sollen hier mikroskopische Modelle von Licht vorgestellt werden, die im Laufe des 20. Jahrhunderts entwickelt wurden. Im Zentrum der Ausstellung steht die Frage „Was ist Licht?“. Das Begriffspaar „Licht und Materie“ verdeutlicht, dass man nur etwas über die Natur des Lichts lernen kann, wenn man betrachtet, wie Licht und Materie aufeinander einwirken, zum Beispiel in Linsen, auf farbigen Oberflächen, oder auf Sensoren. Inhaltliche Schwerpunkte bilden unter anderem die Laserphysik, Atom- und Molekülspektroskopie und die moderne Quantenoptik.
Um die Grundlagen der Physik kennenzulernen und zu verstehen muss man sich selbst von den Zusammenhängen überzeugen. Die Besucherinnen und Besucher der Ausstellung " Licht und Materie" können aktiv, durch reale Experimente zur Beobachtung phänomenologischer Zusammenhänge, oder Gedankenexperimente und Analogien zur Erschließung theoretischer Konzepte, in die Welt der Physik eintauchen. Dieses Konzept findet seine Umsetzung in der Ausstellung „Licht und Materie“ durch eine besonders hohe Dichte an interaktiven Demonstrationen sowie durch besondere physikalische Experimente, die in dieser Form im Museumsbereich einzigartig sein werden.
Die Demonstration soll die elektrische Wirkung von Licht direkt erfahrbar machen. Dazu wird folgender Versuch gezeigt: Eine Hochspannung (z.B. ca. 25kV) liegt an zwei Metallkugeln in einem Abstand von ca. 0,5cm - 1 cm an, sodass noch kein Funken zwischen beiden Kugeln überspringt. Bestrahlt man die Kugeln mit UV-Licht (z.B. mit einer Wellenlänge von 254 nm) so beginnen Funken zwischen den Kugeln überzuspringen. (Ein Beispiel für die Umsetzung als Schulexperiment findet sich hier: http://www.uranmaschine.de/45310.Photoeffekt_nach_Heinrich_Hertz_1887/ ).
Der Auftrag ist in zwei Leistungsstufen aufgeteilt:
- Leistungsstufe 1: Recherchearbeiten, Prototypisierung und Vorversuche zum Festpreis
- Leistungsstufe 2: Fertigung des finalen Aufbaus
Zunächst sind nur Angebotspreise für Leistungsstufe 1 abzugeben. Der Zuschlag wird an das günstigste Angebot vergeben.
Nur die Leistungsstufe 1 ist in jedem Fall Teil des Auftrags, die Beauftragung von Leistungsstufe 2 liegt im freien Ermessen des AG.
Der genaue Aufbau wird vor der Produktionsfreigabe (Leistungsstufe 2) zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer abgestimmt.
- Grundplatte (schwarz eloxiertes Aluminium) max. 60x60 cm, Gesamthöhe < 60cm (endgültige Maße werden in Absprache zwischen AG und AN vor Produktionsbeginn festgelegt.)
- Der Aufbau ist von einer dunklen Kalotte umgeben, die nur von einer Seite her einsehbar ist. Der dunkle Hintergrund soll die Sichtbarkeit der Blitze verbessern. Diese Seite ist mit einer Glasscheibe (ESG 8mm) verschlossen. Die Einhausung kann geöffnet werden und ist verschließbar.
- Mittig in etwa 10-20 cm Höhe befinden sich die Kugelelektroden, Abstand ca. 1cm. Die Kugelelektroden können einfach ausgetauscht werden.
- Ca. 20 cm über den Kugeln: Zwei nach unten leuchtende Lampen (gelblich-weiß ohne UV-Anteil und UV-Lampe). Die Leuchtmittel können einfach ausgetauscht werden.
- Zwei getrennte, mechanisch bewegbare Blenden schirmen die Kugeln von den Lampen ab. Durch ein vandalismussicheres Bedienelement, z.B. Drehrad, können die Blenden geöffnet werden. Beim Loslassen schließen sich die Blenden langsam und kontrolliert wieder von selbst. (Kein Zurückschnellen!)
- Unterhalb der Kugeln gegenüber der Lampe: Fluoreszierende Aufschrift „UV-Licht an / UV light on“, die nur bei UV-Bestrahlung aufleuchtet
- Anzeige der an den Kugeln anliegenden Hochspannung durch Zeigergerät (gut sichtbar, aber am Rand / im Hintergrund).
- Die Integration in das Ausstellungsmöbel erfolgt durch den AG und ist nicht Teil der Vergabe.
Gewünschter Ablauf des Versuchs:
Im Wartezustand sind Hochspannung und UV ausgeschaltet und werden erst durch einen Knopfdruck für die Dauer einer Minute eingeschaltet. (Das Zeitintervall kann durch Personal nachträglich durch ein Potentiometer geändert werden.) Durch das Öffnen der Blenden können die Kugeln mit UV oder weiß-gelbem Licht bestrahlt werden. Sobald die Kugeln mit UV-Licht bestrahlt werden, springen die Funken über. Der Funken soll gut sichtbar und hörbar sein. Die Aufschrift „UV-Licht an / UV light on“ leuchtet beim Öffnen der Blende für das UV-Licht auf. Bei der Beleuchtung nur mit der gelblich-weißen Lampe wird kein Funkenüberschlag auslöst und die Aufschrift nicht zum Fluoreszieren gebracht.