Prüfungsprotokolle/Prof. Erdmann/Experimentalphysik

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Im Folgenden sind die Prüfungsprotokolle der mündlichen Prüfungen in Experimentalphysik, die bei Prof. Erdmann abgelegt wurden.
Protokolle, die Formeln im LaTex-Format enthalten, können hier (noch) nicht dargestellt werden. Diese Protokolle finden sich daher bisher ausschließlich im Physiker-Forum.

Inhaltsverzeichnis 1 Protokoll 1 1.1 Kurzinformationen 1.2 Protokoll 2 Protokoll 2 2.1 Kurzinformationen 2.2 Protokoll 3 Protokoll 3 3.1 Kurzinformationen 3.2 Protokoll 4 Protokoll 4 4.1 Kurzinformationen 4.2 Protokoll 5 Protokoll 5 5.1 Kurzinformationen 5.2 Protokoll 6 Protokoll 6 6.1 Kurzinformationen 6.2 Protokoll 7 Protokoll 7 7.1 Kurzinformationen 7.2 Protokoll 8 Protokoll 8 8.1 Kurzinformationen 8.2 Protokoll 9 Protokoll 9 9.1 Kurzinformationen 9.2 Protokoll 10 Protokoll 10 10.1 Kurzinformationen 10.2 Protokoll 11 Protokoll 11 11.1 Kurzinformationen 11.2 Protokoll

Protokoll 1

Kurzinformationen

• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,0

Protokoll

So ich darf dann mal den Anfang machen und damit hoffentlich denen, die nohc nach mir dran sind, etwas die Nervosität nehmen. Ich war die letzten Tage damit beschäftigt, so viele Formeln wie möglich zu lernen und dabei ganz kirre geworden, was aber in der Prüfung gar nicht so gefragt war.

Zuerst bin ich gefragt worden, was ein Trägheitsmoment sei. Ich hab dazu was von Analogon zu träger Masse gesagt, Formel für Trägheitsmoment eines Massenpunktes und für eine kontinuierliche Massenverteilung aufgeschrieben. Er wollte wissen, wie man das experimentell bestimmen kann. Ich hab kurz was zu dem Experiment aus dem Praktikum erzählt, die Bewegungsgleichung aufgeschrieben und anhand derselben gezeigt, wie aus Bestimmung der Schwinungsfrequenz / Periodendauer das Trägheitsmoment bestimmen kann.

Dann ging es glaub ich mit elektromagnetischen Schwingungen weiter. Ich hab nen einfachen LC-Schwingkreis hingemalt, erzählt, wie und warum (Lenzsche Regel) der Strom da fließt und das mit Energieerhaltung und -austausch begründet und die Formel für Energie des magnetischen und des elektrischen Feldes aufgeschrieben. Er wollte wissen, mit welcher Formel man das denn erklären könne. Ich hab etwas gezögert, bis er das Stichwort Maxwell genannt hat. Ich hab die ersten beiden Gleichungen in allgemiener Form aufgeschrieben (also rotE und rotB), er wollte noch das Stichwort Amperesches Gesezt (rotB = mü_null * j) hören und meinte dann, das ganze letztlich nur anhand dieser Gleichugnen zu beschreiben, sei aber schon wieder recht komplex. Als nächstes sollte ich erklären, wie das mit mechanischen Schwingungen aussieht, ich hab eine Masse, die an einer Feder schwingt (Oszillator) hingemalt und erklärt, dass da potentielle Energie in kinetische umgewandelt wird und die beiden Formeln für die energie hingeschrieben.
Dann wollte er wissen, was geschieht, wenn man den Schwingkreis "aufbiegt", ich also erklärt, wie das Feld des schwingenden Dipols aussieht.

Danahc wollte er was zu Interferenz wissen (also eigentlich hat er nur nen Doppelspalt aufgemalt und mich gefragt,w as geschieht, wenn eine Welle darauf stößt, ich konnte dann erzählen, was mir einfällt). Dann hat er als Überleitung zu QM gefragt, was geschieht, wenn ein einzelnes Elektron auf den Doppelspalt trifft (wird in die Bereiche gelangen, die von Interferenzbild erlaubt sind), ich noch kurz was zu de-Broglie-Wellenlänge gesagt.

Dann hat er mich gefragt, welche Wechselwirkungen es gibt, ich kurz alle vier aufgeschrieben, kurz gesagt, was die machen. Bei schwacher WW hab ich mich vertan, machte aber auch nix, weil die ja in ex4 gar nicht drankam. Dann wollte er noch kurz das Gravitationsgesetz wissen sowie die Größenordnung von G (10^-11). Letztere hab ich mir glücklicherweise noch heute morgen angeschaut (kann also net schaden, die Größenordnungen der wichtigsten Konstanten zu kennen).

Dann wars nach 25 Minuten vorbei. Was ich positiv fand, ich musste kaum was herleiten, er wollte hauptsächlich wissen, wie die Sachen im Prinzip funktionieren, welche Form z.B. die von einem Dipol abgestrahlten Wellen hatten. Ich hatte auch etwas Glück, dass ich zu den meisten Sachen, die er gefragt hat, auf Anhieb was erzählen konnte, er hat dann auch selten weiter nachgefragt. Außerdem waren die Fragen stehts recht allgemein gehalten, so dass ich immer das sagen konnte, was mir eingefallen ist. Alles in allem war die Prüfung sehr angenehm, v.a. wegen dem Verzicht auf viel Mathe. Wenn man also prinzipiell verstanden hat, worums geht, ist es glaub ich nicht so schlimm, wenn man die genaue Formel nicht im Kopf hat. So ist es dann auch ne 1,0 geworden.

Protokoll 2

Kurzinformationen

• Student: Andreas Herten
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 2,7

Protokoll

Ich hatte heute auch bei Herrn Erdmann Prüfung.

Angefangen hat's bei mir mit Billiard. Herr Erdmann hatte einen Billiardtisch aufgebaut. An ihm sollte ich sagen, was denn passiert, wenn man diese gegen jene Kugel schießt. Gut, der Billiardtisch war nicht aufgebaut, sondern war ein rechteckiger Kasten auf Papier, die Bällen waren Kreise. Nichts desto trotz habe ich dann ein wenig elastischer Stoß erklärt. Impulserhaltung. Energieerhaltung. Das Übliche.

Nachdem wir da ein wenig drüber gesprochen haben, ging's weiter zu Schwingkreisen. Ich sollte die generelle Funktionsweise einmal skizzieren. Als ich dann an den Punkt kam, an dem ich die E-Feldstärke im Plattenkondensator beschreiben sollte, fing ich an etwas zu schwanken. Herr Erdmann ist dann, völlig zu recht, darauf näher eingegangen, und wir haben etwas den Plattenkondensator durchgekaut. Coulombkraft, E-Feld, Arbeit, all so ein bisschen davon. Da musste er mich schon einige Male richtig leiten. Weiter ging's dann im Schwingkreis. Ich habe das gesagt, was hape ein Post weiter oben auch schon gesagt hat. B-Feld, Energie schwingt hin und her. Das alles immer schön untermalt von den Gleichungen (im Wesentlichen also die lieben Maxwellschen). Unglaublich, aber war, dann war's nämlich auch schon fast rum. Zwischen drin hat er immer mal wieder ein paar Größenordnungen von Konstanten abgefragt. Epsilon_0 und noch irgendwas. Ich wusste sie nicht, obwohl ich sie gelernt hatte - ich war zu verwirrt.

In der Nachbesprechung sagte Herr Erdmann zu Recht (mit meinen Worten zusammengefasst), dass ich zwar die physikalischen Grundprinzipien verstanden hätte, aber dann doch noch etwas verwirrt und unsicher war. Dadurch haben wir viel Zeit, z.B. beim Kondensator verloren, so dass er die restlichen Themengebiete gar nicht mehr angehen konnte. Wie gesagt: Recht hat er. Ich habe im Kopf immer Loopings geschlagen, welche Gleichung jetzt benötigt wird, etc. Es kam eine 2,7 heraus.

(Lernt die Wissenschaftlichen Gespräche, die sind top!)

Protokoll 3

Kurzinformationen

• Student: Armin Böhmer
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,7

Protokoll

Hatte gerade beim Erdmann meine Prüfung. Die Atmosphäre war echt entspannt und er hat mir Zeit zum Nachdenken gegeben. Tiefgehende mathematische Fähigkeiten wie komplizierte DGLs lösen oder so waren nicht gefragt. Das wichtige sind vielmehr die Abhängigkeiten der Ergebnisse. Nen gewisses Grundrepertoir an Formeln kann nicht Schaden, insbesondere Maxwell-Gleichungen, aber scheisst auf die genaue Zusammensetzung von irgendwelchen Monsterformeln.

Zu meinen Themen: Trägheitsmomente, erst ein bischen Allgemeines, dann ein von mir gewähltes Beispiel. Messung von Trägheitsmomenten (Praktikumsversuch) und damit zu Drehschwingungen. Dann kam er zu Fehlern und deren Fortpflanzung (auch wie man systematische und statistische zusammenfassen kann; warum stat. Fehler gaußverteilt sind). Hier hab ich irgendwann nicht mehr so richtig weitergewusst.
Dann ging es zum Schwingkreis, ähnlich wie in den wissenschaftlichen Gesprächen. Und er hat mich gefragt, wie schnell Ladungen fließen. Weiter ging es mit dem Dipol, wie der aus dem Schwingkreis folgt, und seine Abstrahlung (keine genauen Formeln). Hier hab ich bei der Abhängigkeit omega hoch 4 gepatzt. Daraus folgt auch, dass der Himmel blau ist.

Das wars, kam mir relativ viel vor, waren 30 min. Wenn ihr alles zu den wissenschaftlichen Gesprächen wisst, habt ihr fast schon gewonnen. Bei mir ist es ne 1,7 geworden, wegen dem Fehlerkram und omega hoch 4 beim Dipol. Aber mir wurden ein gutes Grundwissen und gute Aussichten bescheinigt.

Protokoll 4

Kurzinformationen

• Student: A. Y.
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 2,0

Protokoll

Ich hatte auch heute morgen beim Erdmann Prüfung und die gleichen Fragen wie Armin, nur dass ich nicht so weit gekommen bin.

Also es ging auch mit Trägheitsmomenten los, was das ist und Ansatz einer Berechnung bei einem von mir gewählten Beispiel. Dann sollte ich sagen, wie man es messen kann, also den Praktikumsversuch dazu erläutern.
Tja, und dann kam Fehlerrechnung, womit ich dummerweise überhaupt nicht gerechnet hatte und darum auch fast nix konnte. Erstmal sollte ich zeigen, wie man gemessene Werte aufschreibt (also mit statistischen und systematischen Fehlern), dann sagen, ob man die statistischen und systematischen Fehler addieren kann (ich dachte nein, weil man die Statistischen durch Mehrfachmessung verringern kann, die Systematischen aber nicht, und es sich darum um zwei unterschiedliche Dinge handeln würde) und dann malte mir Prof. Erdmann ne Gaußkurve auf, in die ich sigma einzeichnen sollte. Das ist schief gegangen. Und die Frage, warum sich eine Gausskurve und keine Lorentzkurve oder ein Dreieck ergeben, konnte ich auch nicht beantworten (Gaußkuven ergeben sich bei allem Zufälligen, und wir haben in einer Messung ja mehrere zufällige Fehler, die "an dem Messwert ziehen", Stichwort zentraler Grenzwertsatz). Schließlich kam noch Fehlerfortpflanzung (Formel konnte ich auch nicht Embarrassed ) und er meinte dann, dass wenn die systematischen und statistischen Fehler unkorreliert seien, dann würde er sie einfach addieren.
Mein letztes Thema war dann der Schwingkreis. Ich sollte Kondensator und Spule erst einmal einzeln erklären (Coulombkraft, Ablenkung einer Probeladung im E-Feld->Parabelast, Magnetfeldlinien der Spule) und dann den Schwingkreis als Ganzes mit Ampere-Gesetz, Induktionsgesetz und Lenzscher Regel.

Weil ich bei den Fehlern so auf der Stelle gestanden hatte, war da dann die Zeit auch schon um (30min), wobei es mir wie eine Ewigkeit vorkam. Ergebnis war eine 2,0. Er meinte, dass die Fehlerrechnung einfach das zentrale Thema in der Experimentalphysik sei. Hätte ich ein anderes Thema verbockt, wäre das nicht sooo schlimm gewesen. Wo er recht hat...
Angerechnet hat er mir ein gutes physikalisches Verständnis und dass er gemerkt hätte, dass ich mir gut selbst erklären könnte, womit ich mich zuvor noch nicht genau auseinandergesetzt hätte (den Praktikumsversuch hatte ich nicht gemacht und hab darum halt spontan überlegt, wo da die Schneckenfeder sitzen könnte und sowas).

Wie Armin schon geschrieben hat, ist die Atmosphäre recht entspannt. Abgefragt wird grundlegendes Verständnis, nichts Mathematisches, keine Herleitungen, keine Details. Formeln wie die Maxwell-Gleichungen und die Coulombkraft sollte man kennen, das war's aber auch schon (fast).
Nachteilig finde ich, dass der Erdmann anscheinend guckt, wie weit man mit den Themen kommt, und nicht von vorne herein zu jedem der vier Semester etwas fragt.

Allen noch viel Erfolg!
Alex

Protokoll 5

Kurzinformationen

• Student: Oliver Seeger
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,0

Protokoll

So, ein wenig verspätet, aber hier nun mein Bericht:

Ich hatte vorgestern bei Prof. Erdmann Prüfung. Zunächst mal muss ich mich meinen Vorrednern anschließen und sagen, dass die Prüfungsatmosphäre die ganze Zeit über sehr angenehm war. Auch das man nicht alles Mögliche herleiten können muss kann ich bezeugen, obwohl meine Prüfung zwischenzeitlich schon recht mathematisch war, wozu ich aber auch selbst beigetragen habe, da ich meine Argumentation gerne durch Gleichungen bekräftige. Herr Erdmann fand dies auch völlig in Ordnung, er wollte halt, dass man ihm, egal wie, zeigt, dass man die physikalischen Zusammenhänge verstanden hat.

Die Themen waren:

• Luftdruck (barometrische Höhenformel etc. , Unterschied zu Flüssigkeiten)
• Thermodynamik (die drei Hauptsätze, Zustandsänderungen bei Gasen, Carnot-Kreisprozess, warum ein Wirkungsgrad >= 1 nicht möglich ist, Adiabatengleichungen usw.)
• Wechselwirkungen (also die grundlegenden Naturkräfte Gravitation, Elektromagnetismus, schwache WW, starke WW). Beispiele für jede nennen, wie sind die Verhältnisse zueinander (stärkste und schwächste Kraft). Zusammenhängend damit bin ich ein paar Sachen zum Atomaufbau gefragt worden.
• Bis dahin lief es eigentlich schon sehr gut. Nun wurde ich noch zur schwachen WW gefragt. Was passiert beim Beta-Zerfall? Hab richtigerweise gesagt, dass sich ein Neutron in ein Proton und Elektron aufspaltet, wobei letzteres emittiert wird und die Kernladungszahl sich um eins erhöht. Dann wurde ich noch gefragt aus welchen noch elementareren Bausteinen Protonen und Neutronen denn bestehen, den Quarks halt. Daraufhin hat mir Herr Erdmann dann erklärt was denn beim Beta-Zerfall auf Elementarteilchen-Ebene geschieht.

Dann war die Prüfung auch schon vorbei. Zwischendurch wurden auch mal Größenordnungen von Konstanten wie R (Gaskonstante) oder k (Boltzmann-Konstante) gefragt. Meine Prüfungsnote ist 1,0.

Protokoll 6

Kurzinformationen

• Student: Jens Richter
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,3

Protokoll

Hey...also war heute Erster...also Prüfung 8:45
(Vorweg: Prof. Erdmann ist wirklich ein sehr netter Prüfer, Atmosphäre war sehr gut)

Also er war sehr an Thermodynamik interessiert...

Zuerst: Was ist Temperatur? Ein wenig erzählt mit kinetischer Energie und so (Welche Größenordnung k).(Frage zum Thema Maxwell-Verteilung..war sooo augeregt nicht richtig hinbekommen :-( hab was mit Gauss erzählt, gestern zu viel Fehlerrechnung gemacht :-D

Was sind Freiheitsgrade...beim idealen Gas...wieviele reeles Gas?(Stickstoff) Was bedeuten die einzelnen Freiheitsgrade (Da habe ich etwas gepatzt...*peinlich* hatte Schwingungsfreiheitsgrad mit dem Kugelschreiber auf dem Tisch falsch erklärt ^^)

Weiter: Wir drücken Gas in einem Behälter der sich in einem Wasserbad befindet zusammen...was passiert. Danach Isotherme, Adiabaten im pV-Diagramm einzeichnen..anhand der Formeln musste ich Steigung erklären.
Dann zum Carnot-Prozess (aber nicht richtig durchrechen vielmehr graphisch zeigen wo die Arbeit ist...und paar Endfformlen..Adiabatengleichungen, Wieso kein Wirkungsgrad >1 etc.) Dann noch 2. und 3. Hauptsatz (Entropie, T>0) Wobei Formeln nicht sooo wichtig sind...jedoch legt Wert darauf, dass man Alles richtige namentlich nennt und versteht..er fragt oft geziehlt nacht...aber keine Panick, wenn man es nicht weiß ist meistens halb so wild!

Dann ging es weiter: Schwingkreis..(lernt den unbedingt den fragt der einfach Jeden!!!)..mit Maxwellgleichungen rumhantiert..dazu Federkramm gezeichnet...wollte grade zum Dipol...ne da war es fertig ^^

Fazit: Herr Erdmann ist ein sehr angenehmer Prüfer... Prüfung war fair, orientiert an wissenschaftlichen Gesprächen!

Protokoll 7

Kurzinformationen

• Student: Jonas M.
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,0

Protokoll

Hellas, ich war als zweiter heute dran und hatte im Großen und Ganzen gängige Themen dran.

Es fing an mit dem Schwingkreis, wobei auch ein bisschen Elementares zu E- und B-Feld abgefragt wurde. Etwas länger haben wir uns mit dem Aufbau und Abbau des Magnetfeldes beschäftigt, als ich die induzierte Spannung durch die Lenzsche Regel als Analogon zur Trägheit angesprochen hatte. Danach kam noch ein bisschen Dipol Form des Fernfeldes etc. Schließlich kam noch ein bisschen Interferenz und Gemeinsamkeiten/Unterschiede beim Passieren eines Elektrons durch einen Spalt. Ach ja, und die Überlagerung von Einzel-und Doppelspaltinterferenzmuster wollte er auch noch etwas genauer wissen. Als letztes sollte ich auch noch kurz etwas über die fundamentalen Kräfte erzählen, hab ihm erzählt das die schwache Kraft beim Betazerfall ein Downquark in ein Upquark umwandeln kann (damit aus einem Neutron ein Proton wird). Das wurde in der Nachbesprechung mit einem "Sie haben auch schon mal über den hinausgeguckt..." kommentiert.

Alles in allen lief es sehr gut -> eine 1.0 und einen glücklichen Jonas! Ich kann nur auch mal bestätigen, dass die Prüfungsatmosphäre sehr angenehm ist, Herr Erdmann gib einen Anstoß und man kan erzählen...dann natürlich insbesondere das, was man selbst gut verstanden hat

Bitte um Entschuldigung ob des eiligen Schreibstils, aber aus Zeitmangel hätte ich sonst erst morgen posten können...

An alle weiteren Prüflinge: viel Erfolg

Protokoll 8

Kurzinformationen

• Student: Jens Dodenhoff
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,7

Protokoll

Bei mir ging es prima los mit Trägheitsmoment: Wichtig bei ausgedehnten Körpern im Gegensatz zu den Fällen bei dem man von einem Massepunkt ausgehen kann. Mathematische Formulierung und experimentelle Methode zum Nachweis dieser Beziehung über die Bewegungsgleichung(Periode) bei der Drehschwingung eines ausgedehnten Körpers mittels Schneckenfeder. Dazu sollte ich Fehler und -rechnung erklären. Systematische Fehler und Statistische Fehler unterschieden und Beispiele genannt. Bei Statistischen Fehler sind die Normalverteilung und der damit zusammenhängende Zentrale Grenzwertsatz wichtig (dazu hätte ich vllt noch mal ins DV Skript schauen sollen). Dann Temperatur: makroskopische Erscheinung der Teilchenbewegung und proportional zur mittleren kinetischen Energie. Er fragte nach Dimension und Größe von k.Dann wurde ich auch nach den Freiheitsgraden gefragt, welche gibt es und wie stellen sie sich dar im Diagramm zur Temperatur. Es gibt einen stufenweisen Übergang, den man quantenmechanisch Erklären kann(was ich nicht erwähnte, worauf er aber hinauswollte). Ich hatte ihn mittels innerer Energie erklären wollen...

und schon hatte ich die Vordiplomprüfung bestanden ;-)

1.7 und ziemlich genau ne halbe stunde prüfung, die mir gar nicht so lange vorkamen; die Atmosphäre war wirklich verdächtig angenehm.

Allen weiteren Prüflingen noch viel Erfolg!!

Protokoll 9

Kurzinformationen

• Student: Wolfgang Löcher
• Semester: SS 2007
• Prüfung: Vordiplom
• Note: 1,3

Protokoll

Zu Beginn stellte Herr Prof. Erdmann die Frage, was denn ein Trägheitsmoment sei. Ich erläuterte es zunächst anschaulich durch einen Vergleich mit Newtons 2tem Axiom (Trägheitswiderstand) und definierte es dann wie in der Vorlesung. Danach ging ich selber über zum Trägheitstensor um daran zu erläutern was geschieht, wenn die Drehachse nicht parallel zur Koordinatenachse ist (> Deviationsmomente), wobei Herr Prof. Erdmann dies vertieft gar nicht theoretisch hergeleitet wissen wollte. Stattdessen wechselte er dann konkret auf die Situation, was passiert wenn eine Kugel sich im Koordinatensystemursprung befindet und rotiert. Ich sollte dann nur kurz den Weg nennen, wie man so was rechnet (also Kugelkoordinaten nehmen, Rotationsachse berücksichtigen, einsetzen und ausrechnen). Danach malte Herr Erdmann eine schiefe Ebene mit zwei Kugeln drauf und fragte, ob eine Hohlkugel und eine Vollkugel gleichen Gewichts auch gleich schnell runter rollen. Ich beantwortete die Frage zunächst anschaulich (also Trägheitswiderstand ist bei Hohlkugel größer, da ja alle Massenpunkte auf der Oberfläche liegen und somit das Trägheitsmoment größer sein muss als bei der Vollkugel). Danach schrieb ich die Formeln nur hin und erläuterte noch ein wenig den Übergang von potentieller Energie in Rotationsenergie und Translationsenergie. Das war es dann auch schon zur Mechanik und weiter ging es mit dem elektrischen Schwingkreis. Dabei wurde ich gefragt, welche Schwingkreise mir aus der E-Lehre bekannt seinen, wobei ich zunächst erwähnte, dass es offene und geschlossene Schwingkreise gibt und den LC-Schwingkreis dann letztlich erläuterte (Wechsel von Energie zwischen Kondensator und Spule, Maxwellgleichungen zur Begründung). Dann fragte er, wie eine RCL-Reihenschaltung aussieht und was mir dazu einfallen würde (Frequenzabhängigkeit der Impedanz, Resonanz, falls die Komplexwiderstände sich zu Null ergänzen). An dieser Stelle hätte ich evtl. noch die Joulsche-Wärme erwähnen können, woran ich aber gar nicht mehr dachte. Dann ging es zur Fehlerrechnung (systematische Fehler, statistische Fehler, Fehlerfortpflanzungsgesetz, Gaußverteilung, Standardabweichung). Als letzte Frage sollte ich dann noch beantworten, welche Kräfte ich kennen würde (Gravitationskraft, Coulombkraft, schwache und starke WW) und ob ich Beispiele nennen könnte, wo die Kräfte vorkommen. Zwischendurch fragte Herr Prof. Erdmann auch immer wieder mal nach Größenordnungen (einen genauen Zahlenwert muss man allerdings nicht kennen).

Alles in allem verlief die Prüfung von seiner Seite her sehr, sehr fair. Man hat vor allem immer genügend Zeit die Fragen die einem gestellt werden in Ruhe zu beantworten und wird nicht unterbrochen, was ich als besonders angenehm empfand, so dass ich nur jedem empfehlen kann, sich von Herrn Prof. Erdmann ebenfalls prüfen zu lassen. Am Ende kam eine 1,3 heraus, da ich mir hier und da kleinere Patzer geleistet hatte (ich hab z.B. den zentralen Grenzwertsatz nicht erwähnt und hab mich auch beim Trägheitsmoment der Hohlkugel vertan).

Protokoll 10

Kurzinformationen

• Student: Volker Enzesberger
• Semester: SS 2009
• Prüfung: Bachelor-Zwischenprüfung 1. und 2. Semester (Experimentalphysik I und II)
• Note: 1,3

Protokoll

Ich hatte gerade meine Zwischenprüfung über die Inhalte der Vorlesungen Experimentalphysik 1 und 2 bei Herrn Dr. Erdmann. Die Vorlesungen habe ich allerdings bei Herrn Dr. Hebbeker gehört. Als erstes hat Herr Erdmann auf einem Blatt vor mir einen Myonen-Schauer in der Atmosphäre skizziert und mich gefragt, wie weit die Myonen denn überhaupt kommen, wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit fliegen und nur 1 leben und wie es denn dann sein kann, dass wir sie überhaupt auf der Erde messen. Das Stichwort dazu war natürlich die Zeitdilatation, die bei großen Geschwindigkeiten auftritt. Dazu habe ich noch angemerkt, dass Massen sich eigentlich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können. Er hat mich noch gefragt, welche der beiden Zeiten "wir" auf der Erde messen und welche das Myon "misst". Danach hat er mich gefragt, was es denn eigentlich mit E = mc^2 auf sich hat, bzw genauer, was mit der Masse dabei passiert (Stichwort: relativistische Massenzunahme). Als nächstes hat er einen Teilchenbeschleuniger gezeichnet und mich gefragt, wie man denn ein Proton auf der Kreisbahn darin halten kann (Stichwort: Elektro-Magnete und Lorentz-Kraft) und was man machen muss, wenn man das Teilchen auf eine höhere Energie bringen möchte. Hier habe ich zuerst gedacht, er wolle von mir wissen, wie man das Proton (als Beispiel) beschleunigen kann, aber dann hat er genauer gefragt, wie man das Teilchen bei höherer Energie im Collider hält. Daraufhin habe ich ihm die Zentrifugalkraft (neben die Lornetzkraft) geschrieben und die beiden gleichgesetzt und umgeformt. Zuerst habe ich die Gleichung so umgestellt, dass keine Geschwindigkeit mehr auftritt, woraufhin er erst mal kurz gestockt hat. Dann hat er mich gebeten, die Formel so zu scheiben, dass der Impuls noch auftritt, sodass ersichtlich war, dass man die B-Felder der Magneten linear mit p regeln muss. Zuletzt hat er mir einen Kasten mit Kolben aufgezeichnet, in dem sich Stickstoff befinden sollte und gefragt, wieviel Energie ich aufbringen müsste, wenn ich den Kolben reindrücke. Ich habe geantwortet, dass Stickstoff kein ideales Gas ist, woraufhin er sagte, dass wir das erstmal so annehmen sollen. Also habe ich ihm die ideale Gasgleichung darunter geschrieben und ihn gefragt, ob das zusammenpressen bei konstantem Druck oder konstanter Temperatur im Gas passieren soll. Er fragte mich dann, was man denn so als Möglichkeiten dabei hätte. Also habe ich ihm isobare, isochore, isotherme und adiabatische Zustandsänderungen genannt und ihm dabei genannt, welche Größen jeweils Konstant sind. Dabei habe ich ihm auch noch die Adiabatengleichung aufgeschrieben. Zu der hat er mich Dann gefragt, wie ich auf den Adiabatenindex käme. Also habe ich noch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik aufgeschrieben, bei dem ich mich aber vertan habe und statt geschrieben habe. Als ich dann gerade anfangen wollte, die Herleitung zu skizzieren, sagte er, er merke, dass ich das verstanden hätte und ich bräuchte den restlichen Weg nicht mehr aufzuschreiben. Jetzt hat er noch einen weiteren Kasten um den ersten gezeichnet und gesagt, das ganze wäre mit Styropor thermisch abgeriegelt. Ich habe dann gesagt, dass die Kompression demnach adiabatisch ablaufen müsste. Dann hat er mich gefragt, was denn das bedeuten solle (den Beitrag zur mechanischen Energie hatte ich bereits vorher benannt) und ich habe geantwortet, es wäre die thermische Energie, wobei ich es dann auch korrigiert habe. Danach hat er mich gefragt, was ich mir denn unter vorstelle und ich habe ihm gesagt, dass ich mir so recht nichts drunter vorstellen könne. Als er mich dann fragte, was denn Temperatur eigentlich ist, habe ich die Umrechnung auf die kinetische Energie der Teilchen genannt, wobei ich den Faktor vergessen habe. Er hat mich dann genau danach gefragt, ob ich nicht einen Term vergessen habe, der z.B. bei Stickstoff und Argon unterschiedlich sein müsste. Daraufhin habe ich den fehlenden Faktor aufgeschrieben und kurz erklärt, was genau die Freiheitsgrade sind und Anhand der Strukturformel von Stickstoff gezeigt, welche Freiheitsgrade dieser hätte. Dabei musste er mich noch einmal korrigieren, weil ich die Schwingung nicht zweifach gezählt hatte, dafür aber die Rotation um die Achse gezählt habe. Zu letzt hat er mich dann noch gefragt, ob die Freiheitsgrade immer gleich wären, oder z.B. temperaturabhängig sind. Nachdem ich ihm das kurz beantwortet hatte, war die Prüfung schon vorbei (es müssen ca. 35 Minuten gewesen sein).

In der Besprechung meiner Benotung hat er mich dann für meine Wortwahl und ein sehr gutes Verständnis gelobt, mit dem ich mir viele Sachen erklären könne. Natürlich hat er noch meinen Patzer in der Thermodynamik angemerkt, aber mit der konstruktiver Kritik, dass ich ihn mir besser als Energiebilanz merken sollte. Er hat mich dann mit dem "Lob" verabschiedet, ich habe viel Spaß an der Physik.

Insgesamt war die Prüfung sehr angenehm, ich habe mich nie unter Druck gesetzt gefühlt und es schien deutlich schneller zu gehen, als ich befürchtet hatte.

Protokoll 11

Kurzinformationen

• Student: Volker Enzesberger
• Semester: WS 2010/11
• Prüfung: Bachelor-Prüfung 3. bis 5. Semester (Experimentalphysik III bis V)
• Note: 1,0

Protokoll

Nachdem Herr Erdmann mich begrüßt hatte fing die Prüfung damit an, dass er mich nach den fundamentalen Kräften fragte: wieviele und welche es sein und was mir zu jeder einfiele. Ich nannte ihm also die Gravitation sowie elektromagnetische, starke und schwache Wechselwirkungen und erklärte, zwischen welchen Körpern sie jeweils wirken und mit Ausnahme der Gravitation die zugehörigen Austauschteilchen, also das Photon, die Gluonen und Z- sowie -Bosonen. Ich erwähnte außerdem, dass für die Gravitation kein Austauschteilchen gefunden sei und lediglich das Higgs-Bosos postuliert sei, das aber nicht die Wirkung eines Wechselwirkungsteichens übernähme. Zur Gravitation fügte ich noch an, dass sie auf Größenordnungen der Teilchenphysik wegen der winzigen Massen deutlich schwächer als die anderen Wechselwirkungen sei. Als bemerkenswerte Eigenschaften der starken WW nannte ich auch noch, dass die Gluonen selbst Farbe tragen und deswegen an einander koppeln können und dass sie zur Folge hat, dass Quarks praktisch nicht einzeln beobachtet werden können (Confinement) und zur Schwachen sagte ich noch, dass sie im Laufe einer Wechselwirkung auch die Quarksorte ändern könne, wie bsplsw. im -Zerfall. Im Zuge meiner Antworten zu dieser ersten Frage wollte er auch wissen, welche Elementarteilchen denn überhaupt an jeder WW beteiligt sind, sodass ich ihm die Leptonen und Quarks aufschrieb und bei jeder Kraft diejenigen nannte, die an ihr teilnehmen. Als nächstes fragte er nach den Reichweiten der Grundkräfte. Zur Gravitation und der elektromagnetischen Kraft sagte ich, dass sie zumindest prinzipiell eine unendliche Reichweite haben, aber mit abfallen. Er nannte an dieser Stelle \quote{das Universum} als Beispiel, worauf ich antwortete man sähe zwischen den Himmelskörpern vor allem die Gravitation und weniger Die elektromagnetische Kraft, da sie in der Regel zu geringe Ladungen besitzen als dass diese auf kosmologischen Größenordnungen eine Rolle spiele. Zu den anderen beiden Kräften sagte ich in dieser Sache, dass sie in ihrer Reichweite deutlich eingeschränkter seien wie es durch ein Yukawa-Potential beschrieben werden könne. Er fragte nach genaueren Größenordnungen, sodass ich anfing das ganze an einem Atomkern von ca. abzuschätzen auf eine Reichweite im Bereich von bis . Darauf wandte er ein, ich hätte schon einen recht großen Kern angenommen, aber im wesentlichen sei die Abschätzung in Ordnung. Außerdem fragte er noch, wie denn die Massen des Z- und der W-Bosonen seien. Ich nannte ihm als ungefähren Wert für alle Drei $91GeV$, womit wir beide schlossen, dass die Reichweite der schwachen Kraft natürlich auch dadurch begrenzt sei. Als nächstes schlug er vor, wir könnten aus den Grundkräften und den Teilchen ja einen stabilen Bindungszustand aufbauen. Ich schlug also vor, zunächst über die starke Kraft aus u- und d-Quarks Protonen und Neutronen zu ‘bauen‘, d.h. uud für das Proton und udd für das Neutron und sagte aus mehrehren dieser Hadronen könne man dann den Kern eines entsprechenden Atoms über die starke Kraft zusammenfügen, der dann mittels der elektromagnetischen Kraft und der entsprechenden Elektronenzahl das gesamte Atom bilden würde. Bis die Gravitation aber wirklich relevant würde müsse man von diesen Atomen Unmengen anhäufen. Er fragte mich hiernach, ob ich denn nicht auch einen Bindungszustand der schwachen Wechselwirkung kenne und nach kurzem überlegen sagte ich, mir sei keiner bekannt, was er prompt bejahte. Nach diesem kleinen Puzzlespiel wollte er wissen, wie man denn bei irgendeinem Stoff Informationen darüber erhalten könne, wieviele Elektronen im Atom sind und wie sie sich angeordnet haben. Ich schlug eine Röntgenspektroskopie vor und skizzierte einen Versuchsaufbau mit einer Glühkathode als Elektronenquelle, von der aus Elektronen auf eine Probe beschleunigt würden. Ich erklärte dazu, dieses Elektron könne in Atomen der Probe Elektronen aus niedrigen Orbitalen (mit einem kleinen Fingerzeig darauf, dass das alles eine halbklassische Betrachtung sei) herauslösen, sodass ein Elektron aus höheren Energieniveaus herunterfallen können, wobei ein entsprechendes Röntgen-Photon emittiert würde. Er bat mich, diesen Vorgang in einem Energieschema für irgendein Material darzustellen. Wir einigten uns auf Aluminium und er legte mir eine Periodentafel vor, aus der ich ablesen sollte, was ich brauchen würde, also die Elektronenzahl. Danach skizzierte ich drei Energieniveaus und erwähnte dabei die -Abhängigkeit der Energieniveaus. In der Skizze habe ich vor allem die K- und L-Linienübergänge eingezeichnet. Er fragte mich ob alle möglichen Übergänge zwischen den Niveaus möglich wären und ich antwortete, dass natürlich die Auswahlregeln beachtet werden müssen, z.B. dass sein muss, weshalb sein Beispiel von 2S zu 1S nicht möglich wäre. Danach wollte er wissen, was für Energieen die Röntgenquanten tragen, worauf ich antwortete, es hinge i.A. natürlich von dem Material ab. Er wollte wieder eine Abschätzung haben, also sagte ich man könne es z.B. linear in der Ordnungszahl annehmen und vom Wasserstoff (Ionisationsenergie ) abschätzen. Er sagte, er sei sich nicht ganz sicher, ob es nicht quadratisch in Z sein müsste und fragte auch den Beisitzer ob er es wüsste, beide waren sich aber nicht sicher (tatsächlich hätte mir hier natürlich das Moseleysche Gesetz einfallen sollen, das bis auf eine numerische Korrektur qaudratisch in Z ist). Nun sollte ich erklären, wie denn die Messdaten eines solchen Versuches aussehen könnten. Zuerst skizzierte ich eine typische Energiehäufigkeitsverteilung, die aus einem Bremsstrahlungsuntergrund und den tatsächlichen Röntgenpeaks besteht. Ich erklärte ihm, welche Peaks zu welchen Elektronenübergängen gehören, auch solche die beim Aluminium nicht auftreten aber bei anderen Elementen erscheinen können und wie der Untergrund zustande kommmt. Zum Untergrund fragte er noch, ob dieser in der Energie begrenzt ist oder die Verteilung nur für unendliche Energieen gegen Null geht. Dazu antwortete ich, sie sei streng genommen nicht begrenzt - es könnten also beliebige Energieen als Bremsstrahlung auftreten - in diesem Versuch könne sie aber natürlich die Energie aus der Beschleunigungsspannung nicht überschreiten. Zum Schluss wollte er noch wissen, wie man denn die Photonen nachweisen könnte. Ich schlug zunächst einen Photoelektronenvervielfacher (ich glaube, er nennt es lieber Photomultiplier) vor und erklärte/zeichnete dessen Funktionsweise. Er fragte, ob wir denn damit die Energie des Photons bestimmen könnten. Ich verneinte das und sagte dafür würden sich ein Halbleiterdetektor oder eine Ionisationskammer eignen. Als Abschluss erklärte ich also noch anhand einer Skizze die Funktionsweise eines Halbleiterdetektors.

Das ganze hatte etwas über 30 Minuten gedauert.

Bei der Nachbesprechung gratulierte er mir zum Bestehen der Prüfung, erklärte ich hätte ein sehr gutes Wissen über den Stoff der Vorlesungen gezeigt, vor allem auch bei schwierigeren Fragen, die nicht unbedingt zum normalen Inhalt gehören würden.

Insgesamt war die Prüfung sehr entspannt und angenehm, sodass ich trotz viel zu wenig Schlaf nie aufgeregt oder gestresst war.