Prüfungsfragen Physik ed

Experimentalphysik ed

Atomphysik ed

Kernphysik ed

Bolse ed

Aus welchen Teilchen ist die Welt aufgebaut?

Quarks, Gluonen, Leptonen, Neutrinos,....

Eigenschaften? z.B Quarks

Quark-Gruppierung

sonstige Eigenschaften von Teilchen?

Farbladung (starke WW)

Reichweite der starken WW?

unbegrenzt

Potential der starken WW?

\( - K_1 \frac 1 r + K_2 r \)

zeichnen!

warum kommen sich die Teilchen nicht beliebig nahe?

asymptotische Freiheit (...nicht Drehimpulsbarriere!)

weitere Eigenschaften von Leptonen?

schwache Ladung (wichtig bei Neutrinos)

WW-Austauschteilchen?

Gluonen (stark) W+, W-, Z-Bosonen (schwach)

warum ist die Reichweite der schwachen WW begrenzt?

virtuelle Teilchen, nur durch E-t-Unschärfe, haben Masse -> begrenztes Leben (ca. 10^-18 cm)

Folge der Potentialfunkion?

Confinement

woher weiß man, dass Nukleonen trotzdem eine innere Struktur besitzen?

innere Anregungen, magnetisches Dipolmoment des Neutrons

kann man die Quarkstruktur sichtbar machen

...irgendein Experiment....gab den Nobelpreis dafür...

warum kann man Nukleonen trennen?

Yukawa-Potential ( \( \frac 1 r e^{ - a / r } \) ) (malen)

warum nicht das Potential der starken WW?

Abschirmung der Farbladungen ("Baryonen sind weiß")

wieso dann überhaupt starke WW zwischen Nukleonen?

fluktuierende, induzierte "Dipolmomente"

wie Kernstruktur einfach untersuchen?

Rutherford's Streuexperiment (Goldfolie), \( \drac{ d\sigma }{ d\Omega } = \frac{ Z_1^2 Z_2^2 }{ E^2 } \frac{ 1 }{ sin^4( \theta / 2 ) } \) (zeichnen), ab bestimmten Winkeln ergeben sich Oszillationen (zeichnen)

nein... I über E zeichnen (1/E^2)

Abbruchkante bei zu hoher Energie, weil da das alpha-Teilchen dem Kern so nahe kommt, starke WW tritt ein (attraktiv), wird wieder mehr nach vorne gestreut

Streuung mit Elektron bei 300MeV

Spin-Bahn-WW, Mott-Streuung ( \( \drac{ d\sigma }{ d\Omega }_{Mott} \propto \drac{ d\sigma }{ d\Omega }_{Ruther} ( 1 - \beta^2 sin^2( \theta / 2 ) ) \) ), für relativistisches Teilchen geht \( \beta \) gegen 1 und hinten wird ein Cosinus draus

ausgedehnte Teilchen?

zusätzlicher Faktor \( \vert F ( \vec k ) \vert ^2 \) , k ist Streuvektor, F ist Fourier-Transformtierte der Streuzentrendichte \( F ( \vec k ) \propto \int d^3r \rho( \vec r ) e^{ - i \vec k \vec r } \)

Kohlenstoffkern mit 12 Nukleonen, Formfaktor?

zeichnet Streuzentrendichte, einfachster Fall (rechteckig), dann Saxon-Woods (abgerundet), Formfaktor dann Fourier-Transformiert (=Beugungsbild Einfachspalt), das gibt dann Oszillationen im I-E-Diagramm

Molekülphysik ed

Festkörperphysik ed

Pfau ed

Charakterisierung Materie

fest, flüssig, Gas, Eigenschaften...

im Festkörper?

kristallin, amorph, Glas als unterkühlte Flüssigkeit

wie beschreibt man FK

period. Pot (zeichnen), Zonenschemata

wie bewegt sich Elektron?

Blochwelle, stehende Welle an Zonenrändern (Aufspaltung wegen Position zu Kernen), wenn Wellenlänge = Atomabstand, Blochoszillationen

wie Elektronenbewegung charakterisieren?

wie freies El, mit eff. Masse, Tensor, Bandkrümmung, wird zur Zonenmitte beschleunigt, das positives m, von Mitte zu Rand abgebremst, Blochoszillationen

was, wenn Energie erniedrigt wird?

Bänder werden schmähler, Bandabstand wird größer(Aufspaltung)

Bedeutung des Energieschemas im Ortsraum?

El. können tunneln, Wkt ~ Pot. Höhe

Blochwellen bei angelegter Spannung

Fermikugel wird verschoben, Leitfähigkeit/Widerstand durch Stöße

welche Sorten Magnetismus?

Ferro, Antiferro, Ferri

Ferro/Antiferro?

Austausch-WW, Spins parallel -> Wfkt antip. -> Absenkung der Coulombabstoßung, aber mehr kin. Energie, da höhere Niveaus...

was gibt es für Phasen?

ferro-/paramag.

Ordnung?

n. Ableitung der TD-Potentiale unstetig... hier 1. Ordnung, (Suszept. macht Sprung)

Bsp andere Ordnung

Supraleiter (spez. Wärme macht Sprung) 2. Ord

Bsp Diamagnet

alles, aber schwach. Supraleiter als perfekter Diamag.

wie muss man sich Diamag. vorstellen?

Dipolmoment induziert, Lenzsche Regel, rot E = - dtB (änderndes B-Feld induziert Spannung)

schwebender Magnet...

Supraleiter, Diamag. an SL nähern, Ringströme werden an Oberfläche induziert, deren B-Feld das im Inneren verdrängen, Verstärkung außen -> Magnet schwebt... Hochtemperatur-SL bis Zimmertemp., Kuperate

FK Kennzeichen der Arten

Nah/Fernordnung

Unterteilung Einkristall

Metall, Halbleiter, Isolator, Unterschied: Bandlücke

typische Bandstruktur malen, wodurch Größe der Bänder im Energieschema bestimmt?

...Pfau: Überlapp der Wellenfunktion...

Stromtransport in Metallen

Gitterstreuung, stationäre Ströme. ohne Streuung: El. beschleunigt, bis zum Rand der BZ, wird reflektiert, tritt auf anderer Seite wieder ein, Blochoszillationen

Supraleiter

perfekte Leitfähigkeit, Meißner-Ochsenknecht

was für kritische Größen gibt es?

max. Stromstärke, max. Magnetfeld

wie kann sich Magnetisierung ändern, wenn B-Feld erhöht wird?

...Typ 1, 2.... erkläre, male, ... Ginzburg-Landau-Parameter

wie sieht ein SL Typ 2 aus, wenn sich darin Bereiche normaler Phase gebildet haben?

Bildung Flussschläuche, so dass Oberfläche maximal, deshalb Schläuche so klein, dass nur noch ein Flussquant, Abstoßung der Ringströme, Schläuche auf hexagonalem Gitter

wie sieht das Eindringen eines B-Feldes aus?

London-Gleichung + Maxwell, nur B-Feld... Ansatz exp-Funktion, Londonsche Eindringtiefe

weit weg von Schläuchen immernoch ein B-Feld?

...Pfau: ja, das rorationsfrei...

Suprafluidität...erklärt selbst

wie funktioniert ein Laser?

Theoretische Physik ed

Klassische Mechanik ed

Weiß ed

Erhaltungssätze, deren Vorraussetzungen

2 Körperproblem

Schwerpunktsystem, relative Koordinaten, reduzierte Masse

Kepler-Gesetze?

Prinzipien der Mechanik?

Integral- und Differentialprinzip

Lagrange-Gleichungen 1. Art, woher, wieviele Variablen, was sind Lagrangemultiplikatoren, wozu?

Lagrange-2, wieviele Variablen?

was sind generalisierte Variablen?

Wie sieht die L-Funktion aus?

L = T - V (für konservative Potentiale)

sonstige Potentiale

zeitabhängig, EM-Potential

Wie sieht L dann aus?

...gemeinsames Herleiten... L = T - V -

wie ist die Hamiltonfunktion definiert?

Legendre-Transformation von L (mit Erklärung von L-Trafo)

Vorteil von Hamilton

kanonische Transformationen (kan. Gl. bleiben inv.)

Wann ist eine Variable eine Erhaltungsgröße?

Poissongl. mit H = 0, nicht explizit zeitabh..... (Bewegungsgleichung der Variable)

Quantenmechanik ed

Weiß ed

wie findet man den Grundzustand des harm. Osz.?

a |phi> = 0

warum sind nicht alle Probleme so einfach wie der harm. Osz.?

...ist halt harmonisch...

Knotenzahl des n-ten angeregten Zustands?

n (wegen Orthognalität)

Ritzsches Variationsprinzip?

= E .... Koeffizienten a_i ...Variation.... bei sym. Potential so, dass x sym

Haken ed

Wie kommt man auf die fundamentale Wellengl. der QM?

klassiche Observablen -> Operatoren (Ortsdarstellung: p -> - i hbar Nabla, E -> H)

wie sehen Erhaltungsgrößen in der QM aus?

[ f, H ] = 0

Hamilton-Fkt. von H-Atom?

H = p^2/2m - e^2/r

Erhaltungsgrößen beim H-Atom?

L^2, L_z, H und evtl. S^2, S_z (alle gleichzeitig messbar)

wie beschreibt man den Spin?

Spin-Matrizen ([ S_x, S_y ] = i hbar S_z,.... Pauli-Matrizen)

Elektron im EM-Feld mit Spin?

Pauli-Gleichung (Terme? -> paramegnetisch, diamagnetisch, WW des Spins mit äußerem Feld, etc)

Wie würde man Spin-Bahn-Kopplung einbauen?

zusätzlich - C L S (Konstante C prop. zu 1/r^3)

nur WW mit Magnetfeld, H=?

H = 1/2m ( p - e/r A )^2

was macht das Elektron nun?

Spiralbahn (quantisiert, Landau-Niveaus, Lsg der Schrödinger-Gl im B-Feld)

Elektrodynamik ed

Weiß ed

Maxwellgl. und entsprechende Gesetze?

Bedeutung beider Teile im Induktionsgesetz dtPhi?

A dtB + dtA B, dtB -> MGl1, dtA -> Transformationsverhalten der em. Felder

Transformation der Feldgrößen?

Lorentz-Transformation

Maxwell-Glied? warum nötig?

...lässt rechnen

Haken ed

was ist allgemeiner, diff. oder int.?

integral (B=const, Induktion durch Leiter-Bewegung, wird nicht von diff erklärt)

Kontinuitätsgl. + Herleitung

Wellengl. + Herleitung + Lösungsansatz

Wie für Potentiale entkoppeln?

Lorentz-Eichung...

MGl3 in Materie?

div D = 4 pi rho,... nicht rho_g (rho_g im Vakuum), ... rho_g = rho - div P... Polarisationsladung erklären

was repräsentiert rho_g?

Ladungsdichte der freien Ladungsträger ("hauptsächlich")

MGl3 für Isolator

div D = 0, keine freien Ladungsträger

Beziehung zwischen D und E?

D = epsilon E (D: Wirkung, E: Ursache, epsilon: Vermittlung, Greensche Fkt.)

welche Varraussetzungen sind gemacht worden?

Wirkung D ist instantan, Medium isotrop

was, wenn Medium anisotrop

epsilon -> Tensor

Wellengl. in Materie dann?

...Telegraphengleichung...

Thermostatistik ed

Weiß ed

wo braucht man die Legendre-Transformation?

Potentiale...

Potentiale?

F, G, H, Omega (Variablen, von denen sie abhängen)