WS 2019 / 20

Klausurenkurs Experimentalphysik 


Ziel(gruppe) 

Der Klausurenkurs richtet sich an alle Lehramtsstudent(inn)en Physik vertieft, die eine gezielte Vorbereitung auf ihre Staatsexamensklausur wünschen. Sie ist ausdrücklich kein Ersatz für die Pflichtvorlesungen, sondern vielmehr Ergänzung und vermittelt auch jenseits des rein Fachlichen nützliche Tipps zum Umgang mit Klausuraufgaben. So sollten einige Prinzipien, Näherungen und Modelle in keinem Lernplan fehlen, weil sie regelmäßig in der ein oder anderen Form in Examensklausuren vorkommen. 

Fragenstellen ist ausdrücklich willkommen ebenso wie inhaltliche Wünsche der Teilnehmer(innen). Auch sehr guten Student(inn)en wird’s nicht langweilig werden: Der Stoff bietet bekanntlich genügend Tücken. :-) 


Ankündigungen

Vorlesung + Übungen

Während der Vorlesungszeit Di 15 s.t. -17 Uhr und Do, 12 c.t. -14 Uhr in Raum PHY 5.0.21, erster Termin ist Di, 15.10.2019. Dazu kommen u.a. Übungen 
Mi, 10 s.t. - 12 Uhr in Raum 9.1.10.  

Es ist *keine* Anmeldung in FlexNow erforderlich, es werden auch *keine* Leistungspunkte vergeben. 

Zusammengefasst zum Ausdrucken (verlinkt zum PDF): 

Aufbau 

Entsprechend der Einteilung der Staatsexamen gibt es (in dieser Reihenfoge) die drei etwa gleich großen Themenblöcke 

Atom- und Molekülphysik
Kern- und Teilchenphysik 
Festkörperphysik 

Wir werden jeweils angfangs mit den Themen beginnen, die noch mit einem vergleichsweise hohen Anteil an klassischer Physik oder allenfalls sehr einfacher Quantenmechanik anschaulich verständlich sind, und später zu den überwiegend quantenmechanisch geprägten Themen kommen. 


Inhalte der einzelnen Kurs-Stunden

Aufgabenwünsche der Kursteilnehmer sind ausdrücklich jederzeit willkommen! 

Di, 15.10.19 
15 Uhr c.t., Phy 5.0.21 (Erste Stunde) 

  • Organisatorisches und ausführliche Vorbesprechung
  • Ausgabe Aufgabenheft
  • Erstes Aufgabenbeispiel zum Warmwerden:
    Dynamik kovalenter Moleküle, Herbst 2018 (S. 327)
    ausnahmsweise keine Vorbereitung erforderlich :) 


Atom- und Molekülphysik

Mi, 16.10.19
(in der ersten Woche als Vorlesung) 
10 Uhr c.t., Phy 9.1.10 

  • Myon-Atom, Herbst 2007 (S. 136) 
  • Compton-Streuung, Frühjahr 2008 (S. 148) 

Do, 17.10.18 
12 Uhr c.t., Phy 5.0.21 

  • Erzeugung von Röntgenstrahlung und Röntgenstreuung an Atomen, Herbst 2014 (S. 263)
  • Ar+ Ionenlaser, Frühjahr 2012, (S. 212) 

Di, 22.10.19 
15 Uhr neu: s.t., Phy 5.0.21 

  • Spektrallinien, Frühjahr 2008 (S. 151)
  • Thermische Besetzung von Rotations- und Schwingungsniveaus, Frühjahr 2017 (S. 307) 

Mi, 23.10.19 
10 Uhr neu: s.t., Phy 9.1.10 

Wer vorrechnen möchte, kann sich ab sofort bei mir melden - es hat einen erheblichen Trainingseffekt für das Staatsexamen, regelmäßig etwas vorzubereiten. Ich biete jedem eine ausführliche Vorbesprechng der Aufgabe(n) an. Viel Spaß damit! 

  • Compton-Effekt, Herbst 2016 (S. 296) ODER
    Röntgenstrahlung, Frühjahr 2002 (S. 37) und 
    Röntgenstrahlen, Frühjahr 2006 (S. 95)
    vorgerechnet von M.O.
  • CO2-Laser, Frühjahr 2017 (S. 305) ODER
    HCl-Molekül, Frühjahr 2005 (S. 85)
    vorgerechnet von F.D.

Do, 24.10.18 

  • CO2-Laser, Frühjahr 2017 (S. 305)
  • Rotations-Vibrations-Spektroskopie von Kohlenmonoxid, Herbst 2015 (S. 281)

Di, 29.10.19 

  • Laserkühlung von Rubidium-Atomen, Frühjahr 2011 (S. 203)
    (Die Spektrokopische Notation der Atomzustände spielt für die Aufgabe keine Rolle und sollte nicht abschrecken…)
  • Überblick I): Atomaufbau, Hundsche Regeln, Spektroskopische Notation etc… 

Mi, 30.10.19 

  • Rotations-Schwingungs-Spektrum, Frühjahr 2003 (S. 53) ODER 
    Molekülspektroskopie, Frühjahr 2013 (S. 235)
    vorgerechnet von M.F.
  • „Aufgabe 1" (eine namenlose Aufgabe), Herbst 2009 (S. 178) ODER
    „Aufgabe 2“ Eigenschaften des Elektrons, Herbst 2016 (S. 297) 
    Beide Aufgaben haben trickreiche Teile; in der Vorbesprechung packen wir das aber gemeinsam! :-) 
    vorgerechnet von P.B.

Do, 31.10.18 

  • Fortsetzung vom Dienstag
  • Wasserstoff, Herbst 2008, Teil c) (S. 163) (Orbitalformen…)  
  • „Aufgabe 2“ Eigenschaften des Elektrons, Herbst 2016 (S. 297) 

Di, 05.11.19 

  • Sauerstoffatom und -molekül, Herbst 2019 (S. 347) 
  • Natrium-Atom, Frühjahr 2012 (S. 220),
    als Übung; vorgerechnet von M.O.  

Mi, 06.11.19 

  • Stern-Gerlach-Versuch, Herbst 2018 (S. 336) ODER
    Stern-Gerlach-Experiment und atomare Drehimpulse, Frühjahr 2018 (S. 328)

    vorgerechnet von L.H.
  • He-Atom, Herbst 2017 (S. 317) ODER
    Natrium-Atom, Frühjahr 2012 (S. 220) (vgl. 5.11.) 

    vorgerechnet von A.H.

Do, 07.11.18 

  • Energieniveaus und -übergänge in Kohlenstoff, Frühjahr 2015 (S. 273)
  • Überblick II): LS-Kopplung, Feinstruktur, Hyperfeinstruktur, Auswahlregeln 

Di, 12.11.19 

  • Cäsium-Atomuhr, Frühjahr 2016 (S. 288)
  • Feinstruktur und Zeeman-Effekt, Herbst 2006 (S. 108) 

Mi, 13.11.19 
letzte Übung zu Atom- und Molekülphysik; es darf kniffelig werden… ;) 

  • Schwarzkörperstrahlung, Frühjahr 2013 (S. 238) ODER
    Molekulare Dipolmomente, Frühjahr 2014 (S. 252)
    vorgerechnet von A.H.
  • Zeeman-Effekt und Optisches Pumpen, Herbst 2015 (S. 280) 
    (als Vorlesung) 

Do, 14.11.19

  • Floureszenz, Herbst 2012 (S. 227) (gewünschte Aufgabe) 

Festkörperphysik

  • Nachtrag: Herleitung Spektrale Dichte der Schwarzkörperstrahlung
    (vgl. Mi., 13.11.19) vs. Zustandsdichte beim Elektronengas
  • Kristallstruktur, Herbst 2004 (S. 74) 

Di, 19.11.19 

  • Freies Elektronengas in Metallen, Frühjahr 2003 (S. 52)
  • Kristallstruktur von Festkörpern, Frühjahr 2013 (S. 241) 

Mi, 20.11.19 

  • Elektronengas im Metall, Frühjahr 2008 (S. 152) ODER 
    Elektronengas, Frühjahr 2005 (S. 86), ggf. ohne Teil e) (mache ich) 
    vorgerechnet von M.F.
  • Aluminium, Herbst 2003 (S. 58) und Fermi-Gas, Frühjahr 2000 (S. 2) ODER
    Kubische Perowskit-Kristalle, Herbst 2012 (S. 232f.) 
    vorgerechnet von ?.?.

Do, 21.11.19 

  • Eine der Aufgaben, die am Mi nicht gewählt wurden.  
  • Festkörpereigenschaften bei endlicher Temperatur, Herbst 2015 (S. 285) 
    (Drude-Modell und Einstein-Modell) 

Di, 26.11.19 

  • Ionenkristalle: Strukturbestimmung und Bindung, Herbst 2017 (S.320)
    Anhand dieser Aufgabe ausführlich: Kristallebenen benennen, Unterschied Bragg-Peaks und Strukturfaktor…   
  • Phononen, Frühjahr 2005 (S. 82) 

Mi, 27.11.19 

  • Gitter und Beugung, Frühjahr 2000 (S. 3) ODER 
    Festkörper: Halbleiter, Herbst 2001 (S. 28), nur Teile a) und b) und
    LAUE-Aufnahme, Frühjahr 2001 (S. 22)  
    vorgerechnet von ?.?.
    (—> Kurzbesprechungen am Do, 28.11)
  • Silizium, Frühjahr 2016 (S. 294)  ODER
    Halbleiter und Kristallstrukturen, Frühjahr 2012 (S. 224)  
    (inklusive Wiederholung wichtiger Halbleiter-Themen)
    vorgerechnet von F.dH.
  • Phononen, Frühjahr 2005 (S. 82) 
    (Fortsetzung vom Di, als Vorlesung) 

Do, 28.11.19 
heute nur bis 13:30 wegen unseres Gastes zum Dies Academicus,
Herrn Prof. Schellnhuber 
Dies Academicus ab 17 Uhr im AudiMax, unbedingte Empfehlung!!  

  • Kurzbesprechungen einiger Aufgabenaspekte vom Mi, 27.11. 
  • Phononen und Neutronenstreuung, Frühjahr 2017 (S. 312) 

Neu bekanntgegeben:
Staatsexamenstermin Experimentalphysik (voraussichtlich) am 6.3.20

Di, 03.12.19 

  • Phononen in Graphen, Frühjahr 2019 (S. 344) 
  • Elektronengas in mehreren Dimensionen, Frühjahr 2017 (S. 314) 

Mi, 04.12.19 

  • Thermische Eigenschaften von Kupfer, Herbst 2017 (S. 322) ODER
    Thermische Eigenschaften von Festkörpern, Frühjahr 2008 (S. 153)  vorgerechnet von M.O.
  • Elektrische Leitfähigkeit in Metallen, Frühjahr 2007 (S. 126) ODER
    Phononenspektrum einer linearen Kette mit periodischen Randbedingunge, Frühjahr 2011 (S. 210) 
    vorgerechnet von A.B.

Do, 05.12.19 

  • Eine der Aufgaben, die am Mi nicht gewählt wurden.  
  • Kristallelektronen im Magnetfeld, Herbst 2015 (S. 286) 

Di, 10.12.19 

  • Exzitonen in Halbleitern, Herbst 2003 (S. 63) 
  • Optische Prozesse in Halbleitermaterialien, Herbst 2016 (S. 303) 

Mi, 11.12.19 
(Übung mit Vorlesung am Do getauscht) 

  • pn-Übergang, Herbst 2009 (S. 183)
  • Magnetismus und Supraleitung, Herbst 2006 (S. 113) 

Do, 12.12.19 
(Vorlesung mit Übung am Mi getauscht) 

  • Dotierter Halbleiter, Herbst 2014 (S. 270) ODER
    Eigenschaften von GaAs, Herbst 2012 (S. 231) 
    vorgerechnet von ?.?.
  • Halleffekt in Metall und Halbleiter, Herbst 2010 (S. 190) ODER
    Supraleitung, Herbst 2011 (S. 218)
    vorgerechnet von ?.?.

Di, 17.12.19 

PROBEKLAUSUR  (2x2 Aufgaben aus den bisherigen Themengebieten) 

Mi, 18.12.19 
(als Vorlesung)  

  • eine der Aufgaben, die am Do, 12.12. nicht gewählt wurde
  • Paramagnetismus, Frühjahr 2002 (S. 38)  

Do, 19.12.19 

  • Rückgabe und Besprechung der Probeklausur vom Di. 
  • (Fast) Einwandfreie Lösungen aus der Probeklausur werden ggf. spontan von den „Held(inn)en“ vorgerechnet… ;-) UND/ODER: Weihnachtlicher Ausklang. 

FROHE WEIHNACHTEN und einen GUTEN RUTSCH!! 

Kern- und Teilchenphysik

Di, 07.01.20 

  • Überblick & Einleitung 
  • Die sog. Berylliumstrahlung, Frühjahr 2012 (S. 223)
    (Fermigas: vgl. Festkörperphysik…)  

Mi, 08.01.20 
(als Vorlesung)  

  • Alpha-Strahlung, Herbst 2017 (S. 318)
  • Kernmassen und ß-Zerfall, Herbst 2006 (S. 111f.) 

Do, 09.01.20
(als Übung)  

  • Radioaktiver Zerfall und Nachweis von gamma-Quanten, Frühjahr 2006 (S. 98)
    spontan vorgerechnet von F.dH. 
  • Kollisionen, Zerfälle und Fermigasmodell, Herbst 2016 (S. 298)
    (als Vorlesung) 

Di, 14.01.20 

  • Targeted Alpha Therapy, Frühjahr 2017 (S. 309) 
  • Oklo: Ein urzeitlicher Kernreaktor, Herbst 2002 (S. 42)

Mi, 15.01.20 

  • Alpha- und Beta-Zerfall, Herbst 2007 (S. 129 f.) ODER
    Tröpfchenmodell und Stabilitätstal, Frühjahr 2008 (S. 144)
    vorgerechnet von M. 
  • Zerfallsreihen, Herbst 2010 (S. 194 ff.) ODER
    Radioaktivität, Frühjahr 2011 (S. 206)
    vorgerechnet von A. 

Do, 16.01.20

  • Teilchenreaktionen, Frühjahr 2002 (S. 39) 
  • Radioaktivität, Frühjahr 2011 (S. 206)

Di, 21.01.20 

  • Fortsetzung Radioaktivität, Frühjahr 2011 (S. 206)
  • Protonium und Positronium, Herbst 2017 (S. 319) 
  • ß-Zerfall und 14C-Altersbestimmung, Herbst 2011 (S. 215) 
    (insbesondere Teil d))

Mi, 22.01.20 

  • Protonium und Positronium, Herbst 2017 (S. 319) 
    vorgerechnet von L. 

Kurzes Anschneiden der folgenden Aufgaben: 

  • Exotische Atome, Frühjahr 2008 (S. 150) 
  • Proton/Neutron-Umwandlungen, Frühjahr 2003 (S. 55) 
  • Teilchenumwandlung und Technetium-Generator, Herbst 2004 (S. 75)
    ggf. nur bis einschließlich Teil c) ii) 

Do, 23.01.20

  • Teilchen mit Strangeness, Herbst 2012 (S. 229)
    vorgerechnet von M. 

Gewünschte Aufgaben: 

  • Kernreaktionen, Frühjahr 2009 (S. 173) 
  • Teilchenumwandlung und Technetium-Generator, Herbst 2004 (S. 75)
    ab Teil c) 

Di, 28.01.20 

  • Überblick: Delta-Resonanz
  • Die Delta-Resonanz, Frühjahr 2015 (S. 275)  

Mi, 29.01.20 

  • Kern- und Teilchenzerfälle, Herbst 2015 (S. 283) ODER 
    Altersbestimmung mit radiometrischer Datierung, Herbst 2009 (S. 180)
    vorgerechnet von M. 
  • Thermische Neutronen und Uranspaltung, Herbst 2010 (S. 197) ODER Neutronenaktivierungsanalyse, Frühjahr 2014 (S. 256)
    vorgerechnet von S. 

Do, 30.01.20

  • Neutronenaktivierungsanalyse, Frühjahr 2014 (S. 256)
  • Altersbestimmung mit radiometrischer Datierung, Herbst 2009 (S. 180) 

Di, 04.02.20 

Bis Mo 12 Uhr können Vorrechner(innen) für Mittwoch auch aus den folgenden  beiden Aufgaben wählen, dann tausche ich entsprechend … :-)  

  • Wasserstoffbrennen der Sonne, Frühjahr 2012 (S. 222) 
  • Solare Neutrinos, Herbst 2009 (S. 181) 

Mi, 05.02.20 

zum letzten Mal, bitte noch einmal engagiert loslegen… :-)  

  • Brennstoffbedarf eines Atomkraftwerkes, Frühjahr 2018 (S. 324) ODER Kernspektroskopischer Nachweis von Arsenkontamination,
    Herbst 2018 (S. 332)  
    vorgerechnet von J-P. 
  • Anwendungen von 40K, Frühjahr 2017 (S. 311) 
    (als Vorlesung) 

Do, 06.02.20
letzte Stunde…! 

auf Wunsch gründlicher (Mößbauer…): 

  • Kernresonanzfluoreszenz, Herbst 2011 (S. 216) ODER
    Mößbauer-Effekt am Isotop 57Fe, Herbst 2019 (S. 349) 

im Schnelldurchgang: 

  • Radioaktiver Fallout, Frühjahr 2007 (S. 124) 
  • Kernfusion, Herbst 2008 (S. 156) 
  • Kernspektroskopischer Nachweis von Arsenkontamination, 
    Herbst 2018 (S. 332)

  • Kernresonanzfluoreszenz, Herbst 2011 (S. 216) ODER
    Mößbauer-Effekt am Isotop 57Fe, Herbst 2019 (S. 349) 

Letzte Fragen, sofern Zeit bleibt...

ENDE der Vorlesung!! 


ERGÄNZUNGEN zum Klausurenkurs nach Wunsch/Absprache: 

Mi,  26.02.2020, ab 10:00 c.t., in Raum Phy 5.0.21 
Fr,  28.02.2019, ab 13:00(!) c.t.  in Raum Phy 5.0.21 

Bereits eingegangene Aufgabenwünsche:  

  • K-Mesonen, Herbst 2019 (S. 350) Teil d) 
    (gewünscht von L.) 
  • Dotierter Halbleiter, Herbst 2014 (S. 270), insbesondere ab d)
    (gewünscht von A. & F.) 
  • Kollisionen, Zerfälle und Fermigasmodell, Herbst 2016 (S. 298) d) + e) 
  • Solarzelle, Herbst 2016 (S. 301) e) (jew. gewünscht von O.) 
  • Thermische Neutronen und Uranspaltung, Herbst 2010 (S. 197) c), e) 
  • Radioaktivität, Frühjahr 2011 (S. 206) e), f) 
  • Kristall- und Bandstruktur von Aluminium, Herbst 2010 (S. 199)
  • Photonen und Elektronen, Herbst 2011 (S. 212) 
    (jew. gewünscht von P.)  
  • Phononen und Neutronenstreuung, Frühjahr 2017 (S. 312) e) 
  • Ge-Halbleiter, Herbst 2019 (S. 351) e) 
    (jew. gewünscht von J.)  
  • Ge- und Si-Halbleiter, Herbst 2006, S. (102f.) ab e) 
  • Rotations-Schwingungs-Spektren von Stickstoffmonoxid, Herbst 2010 (S. 192) Teil f) 
  • Uranspaltung und instabile Spaltprodukte, Herbst 2012 (S. 230) Teil h)
    (jew. gewünscht von F. & A.)  
  • Überblick: Energieaufspaltungen im Atom! 

——




(Diese Seite wird laufend ergänzt….) 


Viel Spaß mit den Aufgaben! 

Schöne Grüße,
Jörg Mertins. 

 
Letzte Änderung: 31.05.2022   von Webmaster