Physik

Ex (Experimentalphysik)

Das Ex steht für Experimental und die Experimente sind es auch, die euch in den ersten Semestern bei Laune halten sollen. Diese Vorlesung steht dem Unterricht in der Schule am nächsten. Meistens folgt auf eine Vorüberlegung ein Experiment, das im Vergleich zur Schule ziemlich spektakulär wirkt und danach diskutiert wird. Natürlich wird dabei auch ein gewisses Maß an Theorie entwickelt, aber der mathematische Aufwand hält sich meist in Grenzen.

Im ersten Semester werdet ihr hauptsächlich mit Mechanik konfrontiert. Angefangen bei F=m·a werdet ihr den freien Fall, Pendel, Kreisel, Wellen, Raketen und Verformung sehen und ausrechnen. Zum Ende des Semesters beschäftigt ihr euch noch kurz mit der Relativitätstheorie.

Im zweiten Semester kommt dann die Thermodynamik mit ihren allseits beliebten Hauptsätzen, kinetischer Gastheorie und der Entropie. Die zweite Hälfte des Semesters steht im Zeichen der Elektrodynamik, also alles was mit Strom, Ladungen, Magneten, EM-Feldern und dem guten Herrn Maxwell zu tun hat.

Ex III wird euch dann die Optik in all ihren Facetten vorstellen. Es geht unter anderem um geometrische Optik, Interferenz und Polarisation. Im zweiten Teil der Vorlesung werden die Grundsteine der Quantenphysik gelegt.

Das vierten Semester widmet sich dann der Atom-, Molekül- und Kernphysik und damit der Anwendungen und dem Ausbau der Quantenmechanik.

Im fünften Semester endet die Ex-Vorlesungsreihe mit den beiden Modulen Ex Va und Vb. Sie stellen euch dann endlich die in Aachen vertretenen Spezialgebiete vor und führen euch fast bis an die aktuelle Forschung heran: Va, das zusammen mit den Materialwissenschaftlern gehört wird, beschäftigt sich mit der Feestkörperphysik, und Vb mit der Teilchen- und Astrophysik.

Theo (Theoretische Physik)

So, kommen wir nun zum zweiten Standbein eurer Ausbildung. Ihr werdet hier mit einer wahrscheinlich völlig neuen Denkweise konfrontiert. Hier werdet ihr von wenigen fundamentalen Annahmen ausgehend, durch mehr oder weniger strenge Anwendung der Mathematik, zu einem mathematischen Modell geführt. Dieses beschreibt die Realität einigermaßen bis gar nicht und muss am Experiment getestet werden. Wahrscheinlich wird das für viele von euch einfach nur nach Rechnen aussehen. Aber macht euch keine Sorgen, die meisten Studis haben eine ganze Weile gebraucht um die Physik hinter den manchmal doch recht monströsen Gleichungen zu erkennen.

Da euch kurz nach der Einschreibung die mathematischen Grundlagen für die Theorie völlig fehlen, wird es sich im ersten Semester bei der Einführung in die theoretische Physik („Theo 0“) zu 90% um einen Mathe-Crashkurs handeln. Ihr werdet erstmal einen vorsortierten Überblick über die Inhalte aller Mathevorlesungen eures Studiengangs bekommen. Aufgrund des akuten Zeitmangels dürft ihr hier keine tieferen Einsichten erwarten. Es hilft aber später sehr den ganzen Kram mal gesehen zu haben. Versucht also einfach so gut wie möglich das Rechnen zu lernen und zu üben. Zum Ende des Semesters werdet ihr dann das Gelernte auf die Newtonsche Mechanik anwenden. Hier seht ihr dann erstmalig am lebenden Objekt den drastischen Unterschied zwischen Ex und Theo.

Bis zum Bachelor wird euch die theoretische Physik fünf Semester begleiten. Auf die Einführung folgen dann Mechanik, Elektrodynamik, Quantentheorie und zum Abschluss die Thermodynamik, jetzt jedoch im Rahmen der statistischen Physik.

Mathe

Hier warten die Veranstaltungen Höhere Mathematik (HöMa) I-IV für PhysikerInnen auf euch. Die Vorlesung umfasst zumindest 95% der Rechenmethoden, die einE PhysikerIn kennen sollte. Auch wenn es deutlich mathematischer zugeht als in der Theo 0-Vorlesung, ist, was ihr hier lernt, jedoch hauptsächlich Rechnen. Die Beweise werden nur in der Vorlesung vorgeführt und sind selten Klausurstoff. Viel Spannendes zu Erzählen gibt es hier nicht. Es ist halt Handwerkszeug. Für die, die aber auch pure Mathematik super spannend finden, gibt es immer die Möglichkeit anstelle von HöMa die Mathematiker-Veranstaltungen Analysis 1-3 und Lineare Algebra zu hören.

Praktika

Zu guter letzt beschert euch euer Studiengang noch den allseits beliebten Semesterferienvernichter: Unsere Praktika. Hier sollt ihr weitgehend selbstständig experimentieren und die in der modernen Experimentalphysik lebensnotwendige statistische Auswertung von Messergebnissen lernen. Auf letztere bereitet euch im 2. Semester die Datenverarbeitung vor, in der ihr etwas Statistik sowie Programmieren lernt.

Die meisten von euch werden am Ende des dritten Semesters in der vorlesungsfreien Zeit, manche Auserwählte aber auch schon in der Vorlesungszeit davor, im Grundpraktikum I auf die ersten Versuche losgelassen. Mit Hilfe modernster Technik (wie zum Beispiel einer Legoeisenbahn) werdet ihr Schwingungsdauern, Trägheitsmomente und Wellenlängen bestimmen und berechnen. Wirklich modern ist eigentlich die Ausleseelektronik, welche euch 16000 Messwerte pro Durchgang kredenzt. Diese dürft ihr dann durch haus- oder institutseigene Rechner jagen und diskutieren, warum sie nicht mit der Theorie übereinstimmen. Ein halbes Jahr später kommt dann das Grundpraktikum II, quasi das Gleiche – nur mit anderen Versuchen.

Das Fortgeschrittenenpraktikum (FP) im 5. Semester findet ausschließlich in der vorlesungsfreien Zeit statt und befasst sich mit Themen der Festkörper-, Atom- und Teilchenphysik. Es führt dich dadurch deutlich näher an die aktuelle Forschung als die Anfängerpraktika. Da die physikalische Grundlagen und die elektronischen Messgeräte deutlich komplizierter als im Grundpraktikum sind, gibt es zum 5. Semester auch noch eine Vorkurs zum FP, der - mit Überschneidungen zur Teilchenphysik - die Physik der Versuche und Versuchsaufbauten erklärt und ein bisschen den Aufbau und die Bedienung der Versuchsaufbauten erklärt.

Nebenfach

Damit ihr während eures Studiums mal die Gelegenheit habt ein kleines bisschen über den physikalischen Tellerrand hinauszugucken, gibt es verschiedene Nebenfächer, von denen ihr mindestens eins belegen müsst. Im Moment werden Chemie, Informatik, Medizin, Elektronik und Mathematik angeboten. Auf Antrag kann man aber auch ein anderes Fach als Nebenfach belegen. Das Nebenfach Mathematik bedeutet dabei, anstelle von HöMa echte Mathematiker-Mathematikvorlesungen zu hören.