Prüfungsprotokoll 1455
Fach Experimentelle Physik bei Prüfer Straessner Laubschat

























ID 1455
Prüfung für Master
Fach Experimentelle Physik
bei Prüfer Straessner Laubschat
Datum der Prüfung 22.03.2017
Bei Prüfer gehörte Veranstaltung Mastervorlesung
Dauer der Vorbereitung 8 Wochen
Art der Vorbereitung in der besten Lerngruppe die wo gibt
Verwendete Literatur Kernphysik: eine Einführung - Mayer-Kuckuk; Streuung und Strukturen - Bogdan Povh, Mitja Rosina; Teilchen und Kerne - Bogdan Povh, Frank Klaus Rith; Introduction to Elementary Particle Physics - David Griffiths; Einführung in die Struktur der Materie - Johann Bienlein, Roland Wiesendanger; Elementarteilchenphysik - Christoph Berger; Experimentalphysik 3 - Wolfgang Demtröder; Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen - Klaus Bethge, Ulrich E. Schröder; Festkörperphysik, Einführung in die Grundlagen - Ibach Harald, Lüth Hans; Physik IV: Atome, Moleküle, Kerne, Wärmestatistik - Georg M. Kalvius; Nukleare Festkörperphysik - Schatz Günter, Weidinger Alois, Deicher Manfred; Skript von Prof. Klauß und Prof. Kobel; Statistische Physik - Torsten Fließbach; Subatomic Physics - Ernest M. Henley, Alejandro Garcia; Neutrino Physics - Kai Zuber; Neutrinophysik - Norbert Schmitz
Wie verlief die Prüfung? am Anfang etwas durchwachsen, in der Mitte war es ganz gut, gegen Ende wieder etwas nachgelassen.
Kommentar zur Benotung sehr fair
Allgemein zur Prüfung und Prüfer sehr ruhig
Was war schwierig an der Prüfung? die Menge vom Stoff
Welche Fragen wurden konkret gestellt?
  1. Energieskala:
    • ​Wie sind diese unterteilt? Primär- und Sekundärenergieskala.
    • Wie kommt man auf die Quantenzahlen? Kommen aus der SGL. 
    • Schreiben Sie die Formel für die Hauptenergieniveaus auf. E = [(\alpha* Z * c)^2 * m_{red}] / [2 n^2]
    • Zeichnen Sie die Energieniveaus für 1s, 2s und 2p ein. Hier darauf achten, dass 2s und 2p hier noch die selbe Energie haben!
    • Spin-Bahn-Kopplung erklären, auch woher das \alpha^4 darin kommt. Dies muss man nicht genau vorrechnen, aber skizzieren können woher es kommt.
    • Hyperfeinstruktur erklären und grob die Berechnung skizzieren.
    • Was steckt noch in der Feinstruktur? relativistische Massenänderung, Darwinterm und Spin-Bahnkopplung
    • Größenordungen von Feinstruktur und Hyperfeinstruktur miteinander vergleichen. FS ~ \alpha^2; HFS ~ \alpha^2 * \mu_p / \mu_B
    • In welcher Größenordnung liegt \mu_p / \mu_B ?
    • Gibt es noch etwas was sich auf die Energieniveaus auswirkt? Ja, der Lamb-Shift.
    • Hier sollte man wissen woher er kommt und was er bewirkt. Bin mir hier nicht so sicher, glaube die s-Zustände werden energetisch abgesenkt. Schaut das aber besser nochmal nach ;)
  2. Kerne:
    • ​Was gibt es hier für Anregungen? Kollektive Anregung (Neutronen und Protonen schwingen gegeneinander), Rotation und Schwingung
    • Wie unterscheiden sich Rotation- und Schwingungsspektrum voneinander? Rotationsspektrum zeigt äquidistante Linien, Schwingungsspektrum zeigt nur eine Linie
    • Wie misst man solche Anregungen? Durch Streuung z.B. von Elektronen an Kernen.
    • Wie hängt der Impulsübertrag mit dem differentiellen Wirkungsquerschnitt zusammen? diff. Wirkungsquerschnitt ~ q^(-4)
    • Wie kommt man nun auf die Dichteverteilung? Mittels des Impulsübertrags q kann der Formfaktor bestimmt werden.
    • Wie hängt der Formfaktor mit dem differentiellen Wirkungsquerschnitt zusammen? diff. Wirkungsquerschnitt = q^(-4) * F(q^2)
    • Wie sieht der Formfaktor für eine Kugel mit festen Rand aus? Der Formfaktor oszilliert mit scharfen Minima. (siehe Povh Teilchen und Kerne Kap. 5.4 Formfaktor der Kerne)
    • Wie ändert sich der Formfaktor bei einer Kugel mit diffusen Rand? Die Minima sind nicht mehr so scharf. Sie werden leicht abgerundet.
    • Wie komme ich nun auf den Radius der Kugel? Bin mir hier nicht mehr soo sicher, denke es war was mit dem ersten Minima des oszillierenden Formfaktors.
    • Wo gibt es noch Rotation und Schwingung? --> Moleküle
  3. Moleküle:
    • ​Wie heißt das Potential welches die Schwingungen beschreibt? Morse-Potential, sollte ich zeichnen.
    • Wie hoch ist die Dissoziationsenergie ungefähr? liegt in der Größenordnung von eV.
    • Zeichnen sie mal die Wellenfunktion vom Wasserstoff-Molekül. Hier sollte ich die symmetrische und antisymmetrische Wellenfunktion zeichnen und erklären, wieso die symmetrische Wellenfunktion bindet und die antisymmetrische nicht. Symmetrische Wellenfunktion: Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen zwischen den Protonen ungleich Null; bei antisymmetrischer Wellenfunktion gleich Null --> Abstoßung der zwei Protonen.
  4. Zustandsmischung:
    • ​Hier wollte der Laubschat noch gerne zum Schluss das Thema Festkörperphysik ansprechen.
    • Wie sieht die Dispersionsrelation von freien Elektronen aus? \omega(k) ~ k^2
    • Wie sieht diese im Festkörper aus? Auch k^2 bis zu Rand der Brillouin-Zone, flacht dort dann ab --> Energielücke
    • Woher kommt die Lücke? Ähnlich wie beim Wasserstoff-Molekül gibt es zwei Wellenfunktionen (einlaufend und reflektierend), leider habe ich das nicht ganz verstanden.