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Physik

Physiker suchen nach Gesetzen hinter den Naturvorgängen auf der Erde und im Kosmos.
Ein Artikel von Maren Wernecke. Mitarbeit: Jan Guldner

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Darum geht es

Mithilfe der Physik versucht der Mensch, Naturerscheinungen zu verstehen, Rückschlüsse aus ihnen zu ziehen, um sich die Natur dadurch zunutze zu machen. Physiker untersuchen das Verhalten der kleinsten Teilchen, befassen sich mit den Eigenschaften von Materie und versuchen, das Universum zu ergründen. Sie beschäftigen sich aber auch mit alltäglichen Dingen wie Computerchips, Solarzellen oder Leuchtdioden. »Physiker wollen verstehen, was die Welt im Innersten zusammenhält«, sagt Gert-Ludwig Ingold, Professor an der Universität Augsburg. In den ersten drei bis vier Semestern werden die drei Gebiete Mathematik, Theoretische Physik und Experimentalphysik etwa zu gleichen Teilen behandelt. In Mathe sind anfangs vier Stunden Analysis oder Lineare Algebra pro Woche üblich. In der Theoretischen Physik geht es um klassische Mechanik, Elektrodynamik, Thermodynamik und Statistische Physik sowie Quantenmechanik. Die Studenten rechnen dabei zahlreiche Modelle durch. So sollen sie einen Blick dafür bekommen, wie die einzelnen Phänomene mathematisch zusammenhängen. In der Experimentalphysik geht es zunächst um Mechanik, Wärmelehre, Elektrodynamik und Optik, später kommen Quantenphysik, Atomund Molekülphysik sowie Festkörper-, Kern- und Teilchenphysik hinzu. Bilder und Analogien helfen dabei, Phänomene besser zu begreifen – zum Beispiel die Vorstellung, dass sich Elektronen wie Wellen verhalten. Im Labor lernen die Studenten, mit Messgeräten umzugehen und Versuche durchzuführen. Mit jedem Semester werden die Experimente komplizierter. Auch in den Vorlesungen werden anfangs viele Experimente vorgeführt. In den höheren Semestern des Bachelors können sich die Studenten dann spezialisieren. Mögliche Themenfelder sind unter anderem Atom- und Molekülphysik, Halbleiterphysik, Bio- und Medizinphysik, Oberflächenphysik oder Gravitation und Relativitätstheorie. Das Angebot unterscheidet sich von Uni zu Uni. Für angehende Lehrer liegt der Fokus auf der experimentellen Physik.

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Von Professoren empfohlene Voraussetzungen und Fähigkeiten für ein Studium im Fach Physik

  • Affinität zur Mathematik / mathematische Vorkenntnisse
  • Affinität zu den Naturwissenschaften / naturwissenschaftliche Vorkenntnisse
  • Interesse an Forschung und wissenschaftlichem Arbeiten / Grundkenntnisse wissenschaftlichen Arbeitens
  • abstraktes / logisches / analytisches Denkvermögen
  • Lernbereitschaft / Einsatz- und Leistungsbereitschaft
  • Belastbarkeit / Ausdauer / Durchhaltevermögen

Quelle: Professor(inn)enbefragung im Rahmen des CHE Rankings 2015/16

Eignung, Hürden, Irrtümer

Mathematische Zusammenhänge, Herleitungen und Beweise – die ersten Semester ähneln einem Mathestudium. »Mathematik ist das Handwerkszeug und die Sprache der Physik, an ihr kommt man nicht vorbei«, sagt Ingold. Das Physikstudium ist anspruchsvoll, manches Übungsblatt kann man sich nur mit viel Mühe erarbeiten. Wer die Nachbereitung von Vorlesungen schleifen lässt oder das Lösen der Übungsaufgaben nicht ernst nimmt, verpasst schnell den Anschluss. Es gehört dazu, dass man stundenlang an einer einzigen Aufgabe sitzt – manchmal auch, ohne dabei die richtige Lösung zu finden. Doch Hartnäckigkeit lohnt sich. »Anfangs ist der Arbeitsaufwand sehr hoch. Wenn man aber die ersten Semester übersteht, schafft man mit großer Wahrscheinlichkeit auch das restliche Studium«, sagt Ingold. An einen Studienplatz zu kommen ist kein Problem: Die Mehrzahl der Bachelorstudiengänge in Physik hat keinen NC.

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Typische Fragestellungen des Fachs

  • Wie groß ist die Anziehungskraft zweier Bleikugeln im Abstand von wenigen Zentimetern?
  • Welche Prozesse finden im Innern der Sonne statt?
  • Kann man Informationen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit transportieren?
  • Wie steil kann eine Sanddüne werden?
  • Wie berechnet man die Zugkraft einer Feder?
  • Was unterscheidet einen Quantencomputer von anderen Computern?
  • Wie bricht sich Licht, wenn es durch eine optische Linse fällt?
  • Was sind Gravitationswellen?
  • Welche neuen Entwicklungen gibt es bei Teilchenbeschleunigern?

Übrigens

Gravitationswellen gibt es wirklich, das wurde 2016 bewiesen. Albert Einstein hatte ihre Existenz schon vor 100 Jahren in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt.

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