Die naturwissenschaftliche Disziplin der Physik beschäftigt sich mit Naturphänomenen und sucht Erklärungen für diese. Schwingungen, Materie, Optik, Mechanik oder Dynamik, das sind nur einige der Themen, mit denen sich Physiker an einem Institut oder an der Universität beschäftigen.
Als methodischer Teilbereich beschäftigt sich die Experimentalphysik, wie ihr Name schon sagt, mit Experimenten und Messungen, um physikalische Vorgänge und Naturerscheinungen sowie Zusammenhänge zu erforschen.
Was ist die Experimentalphysik?
Experimentalphysik ist der Teil der Physik, der Naturgesetze durch Experimente überprüft. Statt nur darüber nachzudenken, wie etwas funktioniert, stellt man in der Experimentalphysik Fragen wie: „Stimmt das wirklich?“ und testet es mit Messungen.
Dabei geht es um ganz unterschiedliche Phänomene: Bewegung (Mechanik), Wärme (Thermodynamik), Elektrizität und Magnetismus, Licht (Optik) oder auch Teilchen und Atome. Das Ziel ist immer gleich: Beobachten, messen, auswerten und daraus sichere Aussagen ableiten.
Ein Experiment ist hier ein planmäßig durchgeführter wissenschaftlicher Versuch, der unter immer gleichen reproduzierbaren Bedingungen stattfindet. Diese Reproduzierbarkeit ist von besonderer Wichtigkeit, da nur so eine objektive Aussage getroffen werden kann.
Wie wäre es mit Nachhilfe Physik?
Was passiert dabei konkret?
Ein Experiment in der Experimentalphysik läuft meistens so ab:
1.
Frage oder Problem
Was will ich herausfinden?
2.
Hypothese
Eine Vermutung, wie etwas zusammenhängt („Wenn…, dann…“)
3.
Versuchsaufbau
Messgeräte, Material, Bedingungen festlegen
4.
Durchführung & Messung
Daten sammeln (nicht nur „gucken“, sondern wirklich messen)
5.
Auswertung
Ergebnisse prüfen und interpretieren
Wichtig ist dabei: Ein Experiment soll reproduzierbar sein. Das heißt: Andere Forschende müssen es unter denselben Bedingungen wiederholen können und zum gleichen Ergebnis kommen. Nur so gelten Resultate als verlässlich.
Ergebnisse, die in den Experimenten gewonnen werden, werden dann in der theoretischen Physik weiterverarbeitet. Andererseits werden die in der theoretischen Physik formulierten Theorien in der Experimentalphysik überprüft.
Qualitative Beobachtung beschreibt was passiert.
Beispiele: Ein Körper fällt schneller, eine Flüssigkeit wird warm, Licht wird gebrochen.
➡️ Es geht um Eigenschaften und Veränderungen – ohne Zahlen.
Quantitative Messung sagt wie viel oder wie stark etwas ist.
Beispiele: Die Fallzeit beträgt 2,1 Sekunden, die Temperatur steigt um 5 °C, die Spannung liegt bei 12 Volt.
➡️ Hier werden Messwerte mit Einheiten erfasst.
In der Experimentalphysik gehören beide zusammen: Beobachtungen liefern Hinweise und Messungen machen sie überprüfbar.
Der Teilbereich ist also eng mit anderen Bereichen in der Disziplin verknüpft.
Sei es in der technischen Physik oder in der Mechanik, Experimente spielen in vielen physikalischen Bereichen eine Rolle.
Wichtige Teilgebiete der Experimentalphysik
Die Experimentalphysik ist in verschiedene Teilgebiete unterteilt, in denen jeweils unterschiedliche Naturphänomene durch Experimente erforscht werden. Allen gemeinsam ist, dass Beobachtungen und Messungen verwendet werden, um physikalische Zusammenhänge sichtbar und überprüfbar zu machen.
Mechanik
Die Mechanik untersucht die Bewegung von Körpern und die Kräfte, die auf sie wirken. In Experimenten wird beispielsweise erforscht, wie schnell ein Körper fällt, wie sich die Geschwindigkeit verändert oder wie Kräfte Bewegungen beeinflussen.
Sie ist die Grundlage für viele technische Anwendungen, vom Fahrzeugbau bis zur Raumfahrt.
Thermodynamik
Die Thermodynamik beschäftigt sich damit, wie Wärme entsteht, übertragen wird und in andere Energieformen umgewandelt werden kann.Versuche zeigen zum Beispiel, wie Gase sich bei Wärmeausdehnung vergrößern oder wie Energie zwischen Objekten fließt. Dieses Teilgebiet ist entscheidend für Motoren, Heizsysteme und die Klimaforschung.
Zu den verschiedenen Methoden der Physik gibt es viele Bücher, Studiengänge und Material, es lohnt sich, mal einen Blick rein zu werfen.
Elektrizität und Magnetismus
Dieser Bereich befasst sich mit elektrischen Ladungen, Strömen und magnetischen Feldern. In der Experimentalphysik wird etwa ermittelt, wie Strom durch Leiter fließt oder wie magnetische Felder elektrische Spannungen erzeugen können. Diese Erkenntnisse sind die Basis für moderne Technologien wie Elektromotoren, Generatoren und Stromnetze.
Optik
Die Optik untersucht, wie Licht sich ausbreitet und mit Materie interagiert. Experimente erforschen Spiegelung, Brechung oder die Wirkungsweise von Linsen und Lasern.Dieses Wissen fließt unter anderem in Brillen, Kameras, Mikroskopen und der Lasertechnik ein.
Atom- und Quantenphysik
Die Atom- und Quantenphysik erforscht die Eigenschaften von Atomen, Elektronen und kleinsten Energiemengen.
Durch Experimente wird deutlich, dass sich Teilchen nicht immer so verhalten, wie es die klassische Physik beschreibt. Dieses Fachgebiet ist entscheidend für moderne Technologien wie Halbleiter, LEDs oder Quantencomputer.
Kern- und Teilchenphysik
Die Kern- und Teilchenphysik untersucht den inneren Aufbau von Atomkernen und elementaren Teilchen. Mit Hilfe großer Experimente und Detektoren werden Teilchenreaktionen und Zerfälle analysiert. Die Ergebnisse helfen, fundamentale Fragen über den Aufbau des Universums zu beantworten und finden Anwendung in der Medizin und der Energiegewinnung.
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Bedeutung der Experimentalphysik für andere Wissenschaften
Experimentalphysik ist weit mehr als ein theoretisches Schulfach oder ein Spezialgebiet an der Universität. Sie liefert die experimentelle Grundlage für viele moderne Technologien und spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen anderen Wissenschaften. Ohne sie wären viele Entwicklungen unseres Alltags nicht denkbar.
Experimentalphysik als Grundlage moderner Technik
Viele technische Errungenschaften beruhen direkt auf experimentell gewonnenen physikalischen Erkenntnissen. In der Medizin ermöglichen physikalische Experimente moderne Diagnose- und Therapieverfahren, etwa bildgebende Verfahren wie Röntgen, CT oder MRT sowie die Strahlentherapie bei Krebserkrankungen.
Bei uns lernst du auch mehr üüber die mathematischen Methoden der Physik.
📱 Smartphone (Halbleiter, Displays, Sensoren)
💡 Laser (Medizin, Industrie, Kommunikation)
🧠 MRT & CT (moderne medizinische Bildgebung)
🌞 Solarzellen (Energiegewinnung aus Licht)
🌐 Internet & Glasfasertechnik
In der Materialforschung und Nanotechnologie werden mithilfe experimenteller Methoden neue Werkstoffe entwickelt, die besonders leicht, stabil oder leitfähig sind. Diese Materialien kommen zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik oder in der Medizintechnik zum Einsatz.
Auch in Bereichen wie Energie, Elektronik und Kommunikation ist die Experimentalphysik unverzichtbar. Experimente zu elektrischen Feldern, Halbleitern oder Licht bilden die Basis für Solartechnik, Mikroprozessoren, Glasfasernetze und moderne Informationssysteme.
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Interdisziplinäre Forschung
Experimentalphysik überschreitet häufig die Grenzen einzelner Fachgebiete. In der physikalischen Chemie werden physikalische Messmethoden genutzt, um chemische Reaktionen und Strukturen besser zu verstehen.
Die Biophysik und Medizinphysik wenden physikalische Experimente auf biologische Systeme an, etwa zur Erforschung von Zellen, Nervenimpulsen oder medizinischen Diagnoseverfahren.
Auch die Umwelt- und Klimaforschung profitiert von experimentellen Methoden, zum Beispiel bei der Messung von Strahlung, Temperaturverläufen oder Luftbestandteilen.
In der Astronomie und Astrophysik helfen experimentelle Messverfahren und Detektoren dabei, Informationen über ferne Sterne, Galaxien und kosmische Teilchen zu gewinnen – oft unter extremen Bedingungen.
Interessierst du dich auch für Computerphysik?
Hier kannst du Experimentalphysik studieren
Wenn du nach der Schule merkst, dass dich physikalische Vorgänge sehr interessieren, dann besteht die Möglichkeit, dein Wissen in einem Studium an einer deutschen Universität zu vertiefen.
Aber kann man Experimentalphysik studieren?
Die Antwort ist einfach: ja, kann man, allerdings nur an einer Universität und zwar an der Ludwigs-Maximilian-Universität in München. Mit einem großen naturwissenschaftlichen Fokus ist die LMU eine sehr gute Adresse, um deinem Interesse nachzugehen.
| Universität / Hochschule | Ort | Studiengang / Schwerpunkt |
|---|---|---|
| Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) | München | Bachelor Experimental Physics, Physik (B.Sc./M.Sc.) |
| Technische Universität München (TUM) | München | Physik, Applied & Experimental Physics |
| RWTH Aachen | Aachen | Physik (B.Sc./M.Sc.), experimentelle Vertiefungen |
| Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg | Heidelberg | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Humboldt-Universität zu Berlin | Berlin | Physik mit experimentellen Schwerpunkten |
| Freie Universität Berlin | Berlin | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Technische Universität Berlin | Berlin | Physik, angewandte & experimentelle Physik |
| Universität Bonn | Bonn | Physik (B.Sc./M.Sc.), Teilchen- & Experimentalphysik |
| Universität Hamburg | Hamburg | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Universität zu Köln | Köln | Physik, Experimental- & Festkörperphysik |
| Karlsruher Institut für Technologie (KIT) | Karlsruhe | Physik (B.Sc./M.Sc.), experimentelle Forschung |
| Friedrich-Schiller-Universität Jena | Jena | Physik, Optik & Quantenphysik |
| Georg-August-Universität Göttingen | Göttingen | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Universität Leipzig | Leipzig | Physik (B.Sc./M.Sc.), experimentelle Physik |
| Julius-Maximilians-Universität Würzburg | Würzburg | Physik, Experimentalphysik & Materialphysik |
| Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Freiburg | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Johannes Gutenberg-Universität Mainz | Mainz | Physik, Experimentalphysik & Kernphysik |
| Westfälische Wilhelms-Universität Münster | Münster | Physik (B.Sc./M.Sc.), Experimentalphysik |
| Technische Universität Dresden | Dresden | Physik, Experimental- & Nanophysik |
| Universität Bremen | Bremen | Physik (B.Sc./M.Sc.), experimentelle Forschung |
Ansonsten ist Experimentalphsyik kein eigenständiger Schul-Bachelor, sondern ein Schwerpunkt innerhalb des Physikstudiums oder ein spezialisierter Masterstudiengang. Im Studium lernst du zunächst die physikalischen Grundlagen und vertiefst dich später in experimentelle Methoden und Praktika.
Themen wie die statistische Physik, Mechanik oder Optik gehören in jeden Studiengang, egal an welcher Uni du studierst.
Ein starkes Merkmal des Studiums ist der hohe Praxisanteil: Neben Vorlesungen gehören Laborpraktika, Versuche und oft auch die Mitarbeit an echten Forschungsprojekten dazu. Besonders wichtig sind dabei Themen wie Messmethoden, Versuchsaufbau und Datenauswertung.
Es gibt auch die Option, ganz klassisch Physik zu studieren. Wir stellen auch einige Unis vor, an denen du sowohl einen Bachelor als auch als einen Master of Physics machen kannst.
Referenzen
- Lehrbuch der Experimentalphysik. (1906). Monatshefte Für Mathematik, 17(1), A13–A14. https://doi.org/10.1007/bf01697669
- Gerthsen, C. (2003). Gerthsen Physik. Springer DE
- Wolfgang Demtröder: Experimentalphysik. Springer, 2004
- HeyStudium. (2024). Experimentalphysik studieren: Inhalte und Ablauf. https://studiengaenge.zeit.de/studium/naturwissenschaften/physik-astronomie/experimentalphysik
Mit KI zusammenfassen:
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