Einführung in die Astro- und Geophysik

29. Juni 2010 - 08:32 Uhr

Im vierten Semester fängt man damit an, Einführungen in die verschiedensten Fachbereiche zu hören, um dann evtl. schon diesen Freitag auf der Bachelor-Börse[1] sein Lieblingsfach gefunden zu haben und dort im nächsten Jahr seine Arbeit zu schreiben. Ich höre derzeit eine Einführung in die Astro- und Geophysik, die blockweise gelesen wird. Momentan ist der Astroblock dran und wer mal wissen will, was wir da so machen, für den habe ich hier ein schönes Beispiel:

[1] Nein, hier werden keine Junggesellen feil geboten, hier werden von aller Hand Instituten Themen
für mögliche Bachelorarbeiten vorgestellt! (Freitag 2.7. 14-18 Uhr in der Physik)

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why is …?

9. Juni 2010 - 17:43 Uhr

I could answer the question about the sky…
about all the rest I have no clue!

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Neues Übungskonzept in der Physik

11. Mai 2010 - 20:22 Uhr

Im Dezember und Januar letzten bzw. diesen Jahres gab es an der Fakultät Physik eine Podiumsdiskussion zu aktuellen Problemen im Bachelor/Master Studiengang. Zwischen den Vertretern des Lehrkörpers, der Studenten und dem Publikum sollte das aktuelle Konzept des Physikstudiums in Göttingen bewertet und Verbesserungsvorschläge gefunden werden. Auf der Tagesordnungen standen u.a. Punkte wie der insbesondere zu Studienbeginn zu große Prüfungsdruck, die 3-Klausurenregel [1], die Form der einzelnen Prüfungen und das aktuelle Übungskonzept.

Normalerweise sieht der Übungsbetrieb zu einer Vorlesung so aus, dass man einer etwa 20 Personen starken Übungsgruppe zugewiesen wird und diese einmal die Woche für 2 Stunden besucht. Dort wird dann der vom Übungsgruppenleiter korrigierte Übungszettel der jeweiligen Woche zurückgegeben, besprochen und es werden aktuelle Fragen zur Vorlesung beantwortet, sowie Unklarheiten beseitigt. Im Rahmen der Podiumsdiskussion gab es nun den Vorschlag, den Übungsbetrieb wie folgt umzustrukturieren:

  • An Stelle der Übungsgruppe tritt die Anwesenheitsübung. Sie dauert eine Stunde und der entsprechende HiWi kontrolliert die Zettel seiner Gruppe und gibt sie hier zurück. Außerdem gibt es ein Anwesenheitsblatt, in dem es mehr um Konzepte, als um ewig lange Rechnungen geht und in Kleingruppen bearbeitet wird. Hier soll man vor allem über Physik diskutieren. Der Übungszettel wird NICHT besprochen.
  • Für die aktuellen Fragen zur Vorlesung bzw. dem Übungsblatt oder generelle Unklarheiten ist eine Art Tutorium zuständig, das zweimal die Woche zentral angeboten wird.
  • Die Besprechung des Übungszettels findet zu einem dritten Termin statt. Hier wird das komplette Blatt von einem der HiWis vorgerechnet.

Eigentlich eine ganz schöne Idee, die dann auch ausprobiert werden sollte. Und zwar im Rahmen der Quantenmechanik I Vorlesung, welche ich zur Zeit höre. In der Praxis schlägt sich das neue Konzept aber nicht ganz so gut:

  • Statt einem Termin in der Woche hat man nun ganze 3-4 Termine in den Stundenplan zu integrieren. Das ist insbesondere dann schwer, wenn man sich nicht an den »Standardstundenplan« des aktuellen Semesters hält. Konsequenz: Viele können zu den Zeiten der Tutorien und zum Vorrechentermin nicht wirklich.
  • Dies führt dazu, dass Unklarheiten und Fragen zur Vorlesung in der Anwesenheitsübung angesprochen werden. Dadurch geht enorm viel Zeit der einen Stunde verloren und der Anwesenheitszettel wird nur auf die Schnelle bearbeitet.
  • Das Vorstellen eigener Lösungswege an der Tafel fällt völlig unter den Tisch und man kommt gewissermaßen mit dem »Präsentieren« aus dem Training.
  • Durch das Trennen von Zettelrückgabe und -besprechung bekommt man nicht sofort eine Rückmeldung zu den gemachten Fehlern, sondern muss sich selbst um diese kümmern. Das könnte einige davon abhalten, die Rückmeldung überhaupt einzuholen.

Ich will das neue Konzept nicht komplett schlecht reden, die Anwesenheitsübung und der Diskurs über physikalische Konzepte ist denke ich durchaus sinnvoll und auch notwendig. Ich fände einen Mittelweg zwischen beiden Übungsarten super. Gegen die Terminflut und für mehr Diskurs!

[1] Hat man dreimal ein Pflichtmodul nicht bestanden, so kann man das Physikstudium nicht fortsetzen

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Buxfix-Release: Findpeak!

6. April 2010 - 18:06 Uhr

Pünktlich zum A-Praktikum 2010 gibt es von uns einen Bugfix-Release von Findpeak, dem schönsten aller Programme, welches dir außerdem bei Versuch Nr. 1 so manche Arbeit mit dem Maximum-suchenden Textmarker ersparen kann. So sieht das etwa aus:

Zu erhalten ist das großartige Werk nur bei mir oder Alexander. Schreibt einfach einen entsprechenden Kommentar zu diesem Artikel, oder sprecht uns an und das am besten schnell, bevor es vergriffen ist!

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Meine EMail an die NASA

4. April 2010 - 09:48 Uhr

Wie so viele andere haben auch wir unser Projektpraktikum ein wenig vorgezogen und sind jetzt schon fleißig dabei. Unser Thema ist Lucky Imaging, eine Aufnahmetechnik in der Astrophysik, bei der man grob gesagt ganz ganz viele Aufnahmen vom selben Objekt macht und nur die allerbesten Schnappschüsse nachher zu einem Bild zusammenrechnet. So kann man die störenden Effekte der Atmosphäre weitestgehend minimieren und von der Erde aus sogar Bildqualitäten wie vom Hubble erreichen (natürlich nicht in Göttingen..). Wir sind eine sechs Leute starke Gruppe, die sich in zwei Dreiergruppen aufteilt und Lucky Imaging von zwei verschiedenen Seiten beleuchtet um am Schluss wieder zusammen zu kommen:

  • Gruppe A kümmert sich darum, wie man überhaupt Sterne beobachtet, wir haben sowas ja noch nie gemacht. Dabei wird eine etwas bessere Webcam benutzt und die gewonnenen Daten werden anschließend mit »Software vom Band« ausgewertet.
  • Gruppe B kümmert sich darum, eine bessere Kamera unter Linux zum laufen zu bekommen, um anschließend die volle Freiheit in der Bedienung dieser zu haben. Ziel ist es, schon während der Aufnahme der Bilder entscheiden zu können, ob die Bedingungen gerade gut oder schlecht sind, das Bild also gespeichert werden kann oder weggeworfen wird.

Sobald alle soweit sind, kommen beide Gruppen dann zusammen. Die eine hat Sterne-Beobachter-Expertise, die andere ist für die Datennahme zuständig und wir machen als Gruppe dann hoffendlich ein paar schöne Bilderchen. Erstes Ziel ist es, einen Doppelstern auflösen zu können.

Ich bin in der Gruppe B und da alle mitsamt Quellcode vorhandene Software für Linux entweder nicht richtig funktionierte oder gleich eine komplizierte graphische Oberfläche hatte, mit der man interagieren musste, haben wir uns für den harten Weg entschieden: Wir machen etwas selbst!

Da standen wir nun also und mussten eine Software kreieren, die Bilder von der Kamera holen, anzeigen, speichern, bearbeiten und evtl. auch öffnen kann. Praktisch für die Justierung des Teleskops wäre auch ein Livebild. Ok das ist ein ziemlicher Berg…wo fangen wir an?? Zum Glück gab es vom Kamerahersteller Bibliotheken, die die Kameraansteuerung wesentlich erleichterten. Entsprechend gab es Biliotheken von der NASA (cfitsio mit Namen), die das speichern und öffnen im gewünschten Dateiformat übernahmen. Aber wie das alles immer so ist, funktioniert erst einmal gar nichts und wir haben ganze drei Tage mit der NASA Biliothek gekämpft, bis endlich alles so lief, wie wir es uns vorstellten. Um eines klar zu stellen: An der NASA lag es natürlich nicht, wir haben bei der Installation ein bisschen was vergurkt. Da wir zwischendurch aber wirklich nicht mehr weiter wussten und es auch keine Foren gab, in denen ähnliche Probleme beschrieben wurden haben wir eine Email an den Software-Pfleger bei der NASA geschreiben. Antwort kam wie immer schnell (Physiker!), ein ganz netter Mensch war das, aber geholfen hat es eher nicht.

Naja, nach Tag 5 sind wir mittlerweile auf dem Stand, dass wir öffnen, speichern, aufnehmen und anzeigen können. Außerdem haben wir einen gnuplot-ähnlichen Interpreter gebaut, der aber noch ziemlich blöd ist, nur richtige Eingaben versteht und natürlich weder eine Auto-Vervollständigung noch andere Späße hat. An ein paar Dingen der Anzeige für die Live-Bilder müssen wir noch etwas schrauben, aber das grundlegende funktioniert. Nun kommt die Bildbearbeitung und mit ihr erst einmal ein Haufen Bücher, denn auch davon haben wir noch nicht allzu viel Ahnung.

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Faradayeffekt

24. März 2010 - 14:37 Uhr

Inzwischen bin ich mit dem unten angesprochenen Roman durch und kann es jedem, der sich gerne mit Naturwissenschaftsgeschichte beschäftigt, nur wärmstens empfehlen! Auch eine Lösung für mein Problem habe ich gefunden: Der Faraday’sche Effekt

Man schickt linear polarisiertes Licht durch ein Glas und hinterher durch einen 90° verdrehten Polarisator, sodass auf einem dahinterstehenden Schirm nichts mehr ankommt. Dann durchsetzt man das Glas mit einem zur Ausbreitungsrichtung parallelen Magnetfeld (z.B. durch eine Spule, die um das Glas gewickelt ist) und sollte so die Polarisationsrichtung drehen können und einen hellen Fleck am Schirm beobachten.

Das Experiment ist noch recht einfach und zeigt, dass Licht und Magnetismus irgendwie zusammenhängen, obwohl mir eine wackelnde Kompassnadel in einem mit Laserlicht gefütterten Resonator noch lieber wäre..

Soweit die Thoerie, nun fehlt nur noch die Durchführung. Sobald ich zurück in Göttingen bin, werde ich mich darum kümmern und versuchen, es mit eigenen Augen zu sehen. Ich werde davon berichten!

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Offene Fragen nach 3 Semestern

21. März 2010 - 14:30 Uhr

Ja, soetwas gibt es. Nach drei Semestern Studium der Physik, was vor allem ein Studium am Schreibtisch und in Vorlesungssälen ist, bleibt so einiges seltsam. Man hat evtl. die Theorie verstanden, hinterfragt sie aber auch nach 100 oder mehr Jahren kritisch. Häufig, so geht es mir, liegt das an fehlenden Experimenten in den Vorlesungen, da die Experimentalphysiker kaum mit ihrem Programm durchkommen und zu viel an der Tafel stehen. Ich würde mir daher eine Experimentalvorlesung wünschen, die wie eine große Show mit spannenden und dampfenden Experimenten ist! Dozenten mit Entertainerqualitäten!

Mit einer dieser offenen Fragen versuche ich hier aufzuräumen:

Im 3. Semester hört man bekanntlich eine Vorlesung über Optik. Man beschäftigt sich Brechung, Reflexion, Transmission, Beugung von Licht und noch sehr viel mehr. Aber eine Frage wurde meines Wissens nach nicht behandelt: Was ist das eigentlich, womit wir da hantieren? Was ist Licht?

Geschichtlich sieht die Sache mit dem Licht in etwa so aus: Am Anfang war Newton. Newton war der Meinung, Licht sei in irgendeiner Art ein Teilchen. Er entwickelt das, was heute Korpuskeltheorie heißt und konnte so z.B. die Reflexion von Licht und auch dessen gradlinige Ausbreitung erklären. Alles schön und gut. Irgendwann kam dann Huygens, der fest entschlossen gegen die Newtonsche Theorie war. Das Totschlag-Argument der Huygens-Anhänger war die Tatsache, dass man mit Licht, analog zu Wellen auf Wasseroberflächen Interferenzbilder erzeugen konnte. Das  Newtonsche Lager geriet in Erklärungsnot und Licht war von nun an entweder Welle oder Teilchen, je nachdem wen man fragte. Maxwell setzte noch einen oben drauf und behauptete sogar, Licht sei elektromagnetische Welle.

An die Welleneigenschaften des Lichtes glaube ich, eben aufgrund der Interferenzbilder. Aber wie steht es mit der Verbindung zur Elektrodynamik? Warum soll das Licht eine elektromagnetische Welle sein? Man kann eine Theorie dazu machen, soweit habe ich damit keine Probleme. Aber bisher habe ich kein Experiment gesehen, welches mich von dieser Tatsache überzeugt hat. Und schließlich zählen nur die Fakten, der Natur ist es egal, wie viele oder welche Theorien wir zu ihr haben. Ohne experimentelle Überprüfbarkeit ist eine Theorie nutzlos!

Nun bekommt dieser Artikel, analog zum Licht, eine zweite Seite. Hinzu kommt eine Buchempfehlung:

Zur Zeit lese ich ein sehr interessantes Buch, das sich genau mit diesem Thema beschäftigt. Ralf Bönt hat einen  Roman über die »Die Entdeckung des Lichts« geschrieben, der sich den Hauptfiguren Faraday und Einstein sowie deren Leben, Ideen und Experimenten zum Licht annimmt, den ich nur empfehlen kann. Ein großartiges Buch! Darin lässt er Faraday von einem Experiment berichten, bei dem »Licht eine Eisennadel magnetisiert«(S. 98).  Das würde mich doch überzeugen! Es ist ein einfaches Experiment und weist die elektromagnetischen Eigenschaften des Lichts explizit und ohne Umwege nach. Allerdings kann ich schlecht einschätzen, in wie weit das Ganze Fiktion oder Wirklichkeit ist. Hat einer der werten Leser ein solches Experiment mit eigenen Augen gesehen oder weiß von einem, welches mich überzeugen könnte? Ich würde dankbar dafür sein! [1]

[1] Bitte nur ernst gemeinte Zuschriften inklusive frankiertem Rückumschlag.
Am meisten würde ich mich über ein einfaches Experiment ohne Quantenmechanik
o.ä. freuen - so einfach wie nötig, aber nicht einfacher!

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Ferien oder CCC 2010?

21. März 2010 - 13:37 Uhr

Das A-Praktikum ist so gut wie vorbei, die Ferien auch! Zur Beruhigung: Auch nach dem 3. Semester hat man zwei oder drei Wochen Urlaub, je nachdem wie sehr man sich so engagiert. Bei mir lief es letztendlich auf zwei Wochen hinaus. »Selber Schuld!« kann man da natürlich sagen, aber meiner Meinung nach hat sich die eine Woche Freiwilligenarbeit echt gelohnt:

Im Rahmen des CCC habe ich wie auch schon letztes Jahr mitgeholfen, den Erstsemestern computermäßig auf die Sprünge zu helfen. Dort habe ich auch meinen ersten Vortrag vor großem Publikum gehalten! Für gut zwei Stunden gehörte die Bühne mir und ich habe eine Einführung in gnuplot gegeben – ohne geht es im Grundpraktikum einfach nicht! Nachmittags waren die ganze Woche Übungen zu wichtigen Themen, wie LaTeX oder Inkscape. Am Freitag sollte dann jeder Teilnehmer in der Lage sein, Versuchs-Protokolle am Computer zu schreiben und die notwendigen Skizzen selbst anzufertigen. Einen guten Überblick über alle Themen gibt das Skript zur Veranstaltung.

Die Veranstaltung lief unter dem Motto von Studenten für Studenten und alle HiWis und Vortragenden waren freiwillig und unendgeltlich daran beteiligt. Wieder könnte man meinen »Solange es kein Geld gibt, lohnt sich das nicht!«, aber weit gefehlt, denn nicht jede Leistung wird mit Geld bezahlt: Der CCC entlohnt seine Helferlein mit Wissen und das ist bekanntlich viel kostbarer und wertvoller als jeglicher Geldbetrag! Man lernt Übungen zu betreuen und zu entwerfen, man lernt Vorträge so vorzubereiten, dass sie ohne Vorwissen verständlich sind und man lernt diese Vorträge vor Publikum zu halten, ohne dabei im Boden zu Versinken oder ins Stottern zu geraten. Soft Skills in Hülle und Fülle bekommt man hier für seine Arbeit! Und das Beste: Alles geschieht in einer sehr angenehmen Atmosphäre ohne starken Leisungsdruck. Hier hilft man anderen und tut gleichzeitig etwas für sich selbst, denn nur wer einen Sachverhalt oder ein Programm ohne zu Stocken anderen erklären kann, hat es selbst verstanden.

Der CCC lebt vom Engagement Einzelner, wer also dieses Jahr im ersten Semester dabei war und nächstes Jahr Lust hat, das Ganze von der anderen Seite aus zu sehen, ist herzlichst eingeladen! Lohnen tut es sich auf jeden Fall.

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Die Sache mit der Mathe

16. Dezember 2009 - 23:11 Uhr

Das Update “Diff 3” bleibt bis zum Ende problematisch. Trotz der Tatsache, dass formal alle Abhängigkeiten und Installationsbedingungen erfüllt waren, gab und gibt es viele Fehlermeldungen und Punktabzüge. Einige Aufgaben konnten sogar gar nicht ausgeführt werden. Was ist da bloß los?! Zunächst möchte ich einmal näher auf den doch sehr umständlichen Aufbau des Updates eingehen, um später genauer die Probleme zu erläutern:

Es gibt 12 bis 13 jeweils einzeln und in der richtigen Reihenfolge einzuspielende Patches. Jeder Patch unterteilt sich noch einmal in 5 größere Aufgaben oder Parteien, wie der Fachmann sagt. Begleitend zur Veröffentlichung der einzelnen Patches gibt es ein HowTo, welches einem bei der komplexen Installation helfen soll. Leider sind die Beiträge im HowTo teilweise sehr verklausuliert dargestellt oder gar ganz ab vom praktischen Nutzen bei der Installation der Patches. Dann hilft nur Internet- oder Bibliotheksrecherche (für den Fall, dass ein Netzanschluss nicht vorhanden ist). Beim Einspielen eines Patches ist meist nicht sonderlich auf die Reihenfolge der einzelnen Aufgaben (wir erinnern uns: Parteien im Fachjargon) zu achten. Einige Parteien haben es jedoch sehr in sich. Hier ein aktuelles Beispiel:

Nach einiger Arbeit gibt es die folgende Nutzerabfrage:

Was sind die Fouriertransformation und das Fouriersche Integraltheorem
für die topologische Gruppe (R+, *) ?

An anderer Stelle öffnet sich ein Textfenster in das man die Fouriertransformierte der n-ten Hermiteschen Funktion eintragen soll. Solange dies nicht geschieht geht es auch nicht weiter…

Da steht der normale Nutzer dann doch eher doof an der Wand. Leider kommt jede Woche ein neuer Patch heraus, der möglichst schnell installiert werden sollte, um das Gesamtupdate nicht unnötig zu verlängern und kein Sicherheitsrisiko einzugehen. Hinzu kommt auch, dass mindestens 50% der Parteien erfolgreich installiert werden müssen um einen Abschluss des Updates zu ermöglichen. Die Probleme mit diesem Paket sind offensichtlich und es scheint einiges an Opitmierungsbedarf zu geben. Besonders die Benuzterfreundlichkeit sollte verbessert werden, indem z.B. das Einspielen des aktuellen Patches vereinfacht wird.

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Unser Weg zur Abstraktion

6. Dezember 2009 - 22:02 Uhr

Da guckt man doch ganz anders Eiskunstlaufen..

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