Mündliche Prüfungen Physik Fernabitur ILS 2011


Bericht von Gerrit:

Physik – elektromagnetische Induktion / Wellenoptik

Generell gilt für die mündliche Prüfung in Physik eine Besonderheit: Es gibt in der Vorbereitungszeit nur für einen Themenbereich eine Aufgabe. Damit beginnt dann in der Regel auch die Prüfung. Die Aufgabe zum anderen Thema wird in der zweiten Prüfungshälfte spontan gestellt.

Elektromagnetische Induktion

In meiner Vorbereitungszeit bekam ich bekannte Aufgaben zum Fadenstrahlrohr. Sie waren deshalb alle bekannt, da ich sie alle schon einmal in Erfahrungsberichten wie diesem gelesen hatte. Die Aufgaben lauteten ungefähr wie folgt: Ein Elektron wird in ein Fadenstrahlrohr geschossen. – Wie müssen Magnetfeld und Flugbahn zueinander stehen, damit eine Kreisbahn entsteht. Ich habe gesagt, die Beträge müssen senkrecht aufeinander stehen. (Ich hatte Wortfindungsstörung, es sind keine Beträge sondern Vektoren!) Dann sollte ich noch erklären wieso dabei eine Kreisbahn entsteht. Die Argumentation mit Lorentzkraft und der Dreifingerregel hat den Prüfern gereicht.

Die Elektronengeschwindigkeit war gegeben und ich sollte die Beschleunigungsspannung berechnen. Das erreicht man durch die bekannte Gleichsetzung der Formeln für W(kin) = W(el) Natürlich wurde ich zusätzlich in der Prüfung gefragt, was denn die kinetische Arbeit sei? Ich habe gesagt, die Beschleunigung. Das war wohl richtig.

Danach sollte ich die Formel für den Radius der Kreisbahn herleiten. Das erreicht man durch die Gleichsetzung F(Zentripetalkraft) = F(Lorentzkraft) Ich habe die Fliehkraft F(L) gleich der Lorentzkraft gesetzt. Da sind die Physiker natürlich ausgerastet. Wie auch schon im Unterricht wurden wir ausdrücklich davor gewarnt die Scheinkraft der Fliehkraft zu erwähnen. Irgendwie hatte ich das vergessen.

Anschließend sollte ich die Flugbahn mit seinen wirkenden Kräften aufzeichnen. Das erreicht man einfach durch ein Elektron auf einem Kreis und einem Vektor für die Zentripetalkraft die nicht „gleich“ der Lorentzkraft ist, sondern sie „ist“ diese Kraft. Daher auch das erreichte Gleichsetzen der Formel. Wenn man noch einen Vektor für die Geschwindigkeit einzeichnet, dann ist die Kreisbahn auch schon erklärt.
– Der Radius sollte berechnet werden
– Die Zeit für den Umlauf sollte berechnet und gezeigt werden, dass sie von Geschwindigkeit und Radius unabhängig ist.v = r*w, w=2*Pi/T . Diese „neue“ v-Formel in die Gleichsetzungsformel einsetzen. Dann kürzt sich der Radius raus und v wurde durch die gefundene Formel ersetzt. Das nach T aufgelöst ergibt die Umlaufzeit.
– Wovon hängt also die Umlaufzeit ab?Nur vom Verhältnis von Masse und Ladung.

In der Prüfung wurde ich gefragt, ob es andere Teilchen gibt, die das gleiche Verhältnis und damit die gleiche Umlaufzeit wie ein Elektron haben. Das konnte ich nicht beantworten. Erkundigt Euch – gibt bestimmt einen Bonuspunkt! Ich meine aber, dass es solche Teilchen nicht gibt.

Ein Teilchen hat die 7350 fache Masse und die doppelte Ladung. Wie ändert sich der Radius? – Das Magnetfeld wird gedreht – wie ändert sich die Flugbahn? Es entsteht eine Wendelbahn. Ich hab eine Zeichnung an die Tafel gezeichnet und den Geschwindigkeitsvektor abhängig vom Magnetfeld aufgespaltet. Dabei kann man gut den horizontalen und vertikalen Vektor deutlich machen. Das hat als Erklärung gereicht.

Ich hatte alle schriftlichen Aufgaben in der Vorbereitungszeit geschafft aber wohl einige Punkte durch meine Fliehkraftargumentation verloren.

Wellenoptik

Ich bekam die berühmte Brille, die auf einem weißen Blatt Papier, das hinter eine Röhrenlampe geklemmt wurde ein Spektralbild zeigt.

– Was sehen sie und wie erklären sie sich das? Ich erkenne alle Spektralfarben von Violett bis Rot. Die Brille ist ein Gitter. Genauer ein Kreuzgitter, da man links und rechts als auch oben und unten die Spektralfarben erkennen kann.

– Ich sollte Beugung und Interferenz am Gitter erklären. (Zeichnung an der Tafel)

– Was ist der Gangunterschied? (Wo in meiner Zeichnung)

– Die Formel für sin(alpha) und tan(alpha) sollte hergeleitet werden. Vorsicht: Beim Gitter können aufgrund der großen Winkel die Formeln nicht gleichgesetzt werden. Wann man gleichsetzen darf kann man gut erklären wenn man ein großes rechtwinkliges Dreieck mit sehr kleinem Winkel aufzeichnet. Man erkennt, dass die Länge von Ankathete und Hypothenus annähernd gleich ist. Daher sin=tan! Auch hier gab es eine Frage an der ich grandios gescheitert bin.

– Was ist das besondere am Gitter? Ich sagte, die klare Abgrenzung von Maxima und Minima. Daraufhin wurde ich gefragt, woher das kommt. Ich argumentierte mit meiner Zeichnung und den vielen Strahlen des Gitters und sagte, es gibt immer einen Strahl, der einen anderen Strahl „findet“ und die sich als Halblambda auslöschen. Das reichte den Prüfern nicht. Sie wollten wissen wieso das denn so sei? Ich habe alle Register gezogen, die mir aus dem Heft und Unterricht bekannt waren. Auch die anderen Prüflinge scheiterten an dieser Frage. Wir konnten uns nicht erklären, was die Prüfer von uns wollten. Hier sollte im Unterricht des Vorbereitungsseminars unbedingt noch mal darauf eingegangen werden.

Ich war natürlich bei den anderen Prüfungen nicht dabei, aber mich verwirrte das Thema sowieso schon immer mit seinen Annäherungen und Modellen und eigentlich ist in Wirklichkeit sowieso alles anders. Wahrscheinlich habe ich das unter dem Prüfungsdruck einfach falsch wiedergegeben. Deswegen mein Rat. Geht zum Vorseminar, lasst Euch das vom Physiklehrer auf die wichtigsten Punkte runterbrechen und erklären. Lernt diese Erklärung auswendig und schmettert das den Prüfern um die Ohren. Oder ihr versteht einfach, was Wellenoptik von Euch will.

Ergebnis: 10 Punkte

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