Grundlagen:
Elastische Eigenschaften homogener deformierbarer Körper (Hooke´sches Gesetz, Elastizitätsmodul, Schub- oder Torsionsmodul, Schubspannung);
Bestimmung des Elastizitätsmoduls mit Hilfe einer Dehnungsmessung;
Bestimmung des Schubmoduls durch statische Verdrillung (Drehmomente);
Bestimmung des Schubmoduls aus einer Drehschwingung (Differentialgleichung für Drehschwingung (Drehmomente, Trägheitsmoment, Steiner´scher Satz)).
Grundlagen:
Grundlagen:
Grundlagen:
Was sind Schwingungen und welche Größe verwendet man zu ihrer Beschreibung? Was zeichnet harmonische Schwingungen aus? Wie beschreibt man sie mathematisch?
Was unterscheidet ein physikalisches Pendel von einem mathematischen? Von welchen physikalischen Eigenschaften eines physikalischen Pendels hängt seine Schwingungsdauer ab? Formel?
Welche Messungen sind an einem physikalischen Pendel zur Bestimmung von Schwerpunkt und Trägheitsmoment vorzunehmen?
Grundlagen:
Winkelgeschwindigkeit, Drehimpuls, Drehmoment, kinetische Energie;
Trägheitsmoment eines starren Körpers in bezug auf
Messungen des Trägheitsmomentes mit Hilfe eines Drehpendels
(Winkelrichtgröße, Schwingungsgleichung).
Grundlagen:
Messung folgender charakteristischer Größen eines
Drehpendels:
Grundlagen:
Grundlagen:
Begriffe von Strom und Spannung; Festlegung der Einheiten; Wechselstrom- und Wechselspannung (Erzeugung; Scheitel- und Effektivwerte); Funktionsweise eines Drehspulinstruments (interne Schaltung, Drehspulprinzip) und seine Schaltung als Strom- und Spannungsmesser; Funktionsweise eines Oszilloskops (Kathodenstrahloszillographen) (Aufbau, Darstellung einer zeitabhängigen Spannung auf dem Schirm). Erzeugung eines stehenden Bildes (Triggerprinzip).
Grundlagen:
Grundlagen:
Grundlagen:
Grundlagen:
Magnetfeld einer Kreisspule (magnetische Feldstärke, magnetische Induktion, Biot-Savartsches Gesetz); Messung eines Magentfeldes durch Kraftentwicklung auf einen stromdurchflossenen Leiter (Lorentz-Kraft); Messung eines Magnetfeldes mit einer Hallsonde (Hall-Effekt).
Grundlagen:
Zur Vorbereitung müssen Sie sich mit den folgenden physikalischen Begriffen, Vorgängen und Verfahren vertraut machen:Laden und Entladen eines Kondensators über einen Widerstand (zeitlicher Verlauf von Spannungen, Ladung und Strom; Zeitkonstante).
Funktionsweise des Oszillographen (s. E 1). (Wie werden Spannungen gemessen? Wie macht man zeitliche Spannungsverläufe sichtbar? Was heißt "triggern"?)
Was ist eine Schwingung? Welche Analogien bestehen zwischen mechanischen schwingenden Systemen (z. B. dem gedämpften Federpendel) und einem elektrischen Schwingkreis mit Kapazität, Induktivität und Ohm´schen Widerstand? Zeitlicher Verlauf der Schwingungsamplitude (mechanische Auslenkung bzw. elektrische Größen wie Spannung, Strom, Ladung).
Grundlagen:
Unterschied zwischen Leitern, Halbleitern und Isolatoren, Dotierung von Halbleitern (Eigen- und Fremdleitung, Donatoren und Akzeptoren), pn-Übergang ohne angelegte Spannung, pn-Übergang bei angelegter Spannung (Funktionsweise einer Diode, Kennlinie), Verfahren zur Messung der Diodenkennlinie.
Grundlagen:
pnp-bzw. npn-Übergang; Ströme und Spannungen im Transistor, insbesondere Strom-, Spannungsverstärkung; Grundschaltungen, insbesondere Emitterschaltung; Vierquadrantenkennlinienfeld; Arbeitspunkt (Arbeitsgerade). Zusätzlich sollten die Grundlagen von E 7 bekannt sein. Siehe dazu auch die entsprechende Literatur von E 7.
Grundlagen:
HF-Leitungen: Aufbau eines Koaxial-Kabels, Ersatzschaltbild.
Telegrafengleichungen: Verifizieren Sie, dass zur Ableitung nur die beiden Kirchhoff`schen Gesetze gebraucht werden. Überzeugen Sie sich, daß die allgemeine Lösung (auch der vollständigen Gleichungen) die Form gedämpfter ebener Wellen hat. Machen Sie sich die Bedeutung der Konstanten klar: Wellenzahl, Phasengeschwindigkeit, Frequenz, Dämpfungsfaktor, Impedanz.
Reflexion von Wellen am offenen und am geschlossenen Ende des Kabels bei senkrechtem Einfall der Welle: Reflexionskoeffizient, Phasenbeziehung zwischen einfallender und reflektierter Welle, vor allem in den Sonderfällen des offenen und des (kurz)geschlossenen Kabelendes.
Ausbreitung und Reflexion von Pulsen: Wie hängen sie mit der Ausbreitung und Reflexion von Wellen zusammen? Welches sind die Bedingungen dafür, dass der Puls a) nicht auseinander läuft, b) auch sonst seine Form nicht ändert?
Dämpfung: Für niedrige Frequenzen ist die Dämpfung weitgehend Frequenz unabhängig. Welches ist der Hauptgrund, dass für höhere Frequenzen Dämpfung und spezifischer Widerstand zunehmen? Wie messen Sie die Dämpfung? Was bedeuten die Dämpfungsmaße Neper/m und Dezibel/m?
Grundlagen:
Was ist eine Schwingung? Welche Analogien bestehen zwischen mechanischen schwingenden Systemen (z. B. dem gedämpften Federpendel) und einem elektrischen Schwingkreis mit Kapazität, Induktivität und Ohm´schen Widerstand? Zeitlicher Verlauf der Schwingungsamplitude (mechanische Auslenkung bzw. elektrische Größen wie Spannung, Strom, Ladung)
Was ist eine gekoppelte Schwingung, wie sieht die mathematische Lösung für ein System mit schwacher Kopplung aus?
Gekoppelte Schwingkreise, Gekoppelte Pendel.
Grundlagen:
Grundlagen der geometrischen Optik (Snellius´sches Brechungsgesetz, Brennweite und Hauptebene einer Linse, Unterschied zwischen dicken und dünnen Linsen, Abbildung eines Gegenstandes mit Hilfe einer Linse (Abbildungsgleichung), Brennweite eines Linsensystems), Messung und Brennweite einer Linse (Autokollimationsverfahren, Abbildungsverfahren, Besselverfahren) und eines Linsensystems; Linsenfehler.
Grundlagen:
Polarisiertes Licht (linear, zirkular, elliptisch polarisiert); Doppelbrechung (optische Achse, Kristallhauptschnitt, ordentlicher und außerordentlicher Strahl, positiv und negativ einachsige Kristalle); Erzeugung von polarisiertem Licht (Polarisator, Analysator, Viertelwellenlängen (Lambda / 4)-Plättchen); Strahlungsleistung; Drehung der Polarisationsebene durch optisch aktive Stoffe (Sacccharimetrie).
Grundlagen:
Wellen, Wellenoptik, Huygenssches Prinzip, Interferenz, Beugung am Spalt, kreisförmige Blende, Doppelspalt und Gitter (Fraunhofersche Beobachtungsart, Form der Beugungsfiguren, Intensitätsverteilung im Beugungsbild, mathematische Funktionen zur Beschreibung der Intensitätsverteilung, Lage der Maxima und Minima, Auflösungsvermögen optischer Instrumente; Laser, kohärentes Licht, He-Ne-Laser.
Grundlagen:
Helium-Neon-Laser als kohärente, monochromatische Lichtquelle, Interferometer nach Michelson, Lebensdauer eines angeregten Zustandes, natürliche Linienbreite, Kohärenzlänge, Profil einer Spektrallinie als Fourier-Spektrum eines gedämpften Wellenzuges, der Michelson Versuch, (Relativitätstheorie), Haidingersche Ringe, Interferenzfilter.
Grundlagen:
Brechung von Licht (Brechzahl, Snellins`sches Brechungsgesetz); Messung der Brechzahl eines Prismas mit dem Spektrometer (Fraunhofer`sche Formel, Dispersion eines Prismas, Funktionsweise eines Spektrometers); Spektralanalyse.
Aufbau einer Spektrallampe; Bestimmung von Wellenlängen aus einer Dispersionskurve durch Messung der Minimalablenkungswinkel).
Auflösungsvermögen eines Spektrometers.
Grundlagen:
Wirkungsweise einer Photozelle (Eigenschaften von Elektronen und Photonen, Fotoeffekt); Herstellung monochromatischen Lichtes (Interferenzfilter), Methoden zur Messung des Planckschen Wirkungsquantums, die Einsteingleichung.
Grundlagen:
Strom-Spannungs-Charakteristik einer Elektronenröhre (Langmuir-Schottky-Gleichung); energie-geladene Teilchen im elektrischen Feld; Termschema von Quecksilber (Bohrsches Atommodell, Aufbauprinzip und Schalenbau, Pauli-Prinzip, Elektronenkonfigurationen, Auswahlregeln, Interkombinationsverbot); Elektronenstoßanregung (elastische, unelastische Stöße); Erzeugung eines Hg-Dampfes.
Grundlagen:
Aufbau des Atomkerns, natürliche und künstliche Radioaktivität, Zerfallsreihen, Zerfallsgesetz, Halbwertszeit, α, β, und γ - Strahlung. Wechselwirkung von γ - Strahlen mit Materie (Photoeffekt, Comptoneffekt, Paarbildung). Nachweismethoden für radioaktive Strahlung (Zählrohr, Proportionalzähler, Ionisationskammer, Scintillations-Detekoren, Halbleiter-Zähler).
Grundlagen:
Die Beziehung zwischen Druck, Volumen und Temperatur für ideale Gase werden:Die Poissonschen Gesetze erhalten den Adiabatenkoeffizienten α = cp/cv, wobei cp die spezifische Wärmekapazität eines Gases bei konstantem Druck und cv die bei konstantem Volumen bedeutet.
- bei isochorer und isobarer Zustandsänderung durch die Gasgesetze von Gay-Lussac,
- bei isothermer Zustandsänderung durch das Gesetz von Boyle-Mariotte,
- bei isentropen (adiabatischen) Zustandsänderungen durch die Poissonschen Gesetze gegen.
Die kinetische Wärmetheorie liefert Werte für α , die nur von der Anzahl der Freiheitsgrade des Gases abhängt.
Grundlagen:
Die Hauptsätze der Wärmelehre, Definition der Wärmekapazität (spezifische und molare), Dulong-Petitsche-Regel, das Einsteinsche Modell, (Bose-Einsteinsche-Verteilungsfunktion), das Debeysche Modell, Debey Temperatur, Debeysche Grenzfrequenz).