Modulhandbuch. Bachelorstudiengang Physik Mathematisch-Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät. Wintersemester 2018/2019
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- Gerhardt Vogt
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1 Universität Augsburg Modulhandbuch Bachelorstudiengang Physik Mathematisch-Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät Wintersemester 2018/2019 Prüfungsordnung vom Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
2 Zielsetzung und Profil des Studiengangs Der Bachelorstudiengang Physik ist wissenschaftsorientiert und vermittelt die theoretischen und experimentellen Grundlagen und insgesamt eine breite Allgemeinbildung in Physik. Die Studierenden werden an moderne Methoden der Forschung herangeführt. Der Studiengang zielt auf eine möglichst breite Physikausbildung und eine dadurch bedingte Berufsbefähigung. Diese wird durch eine begrenzte fachliche Schwerpunktsetzung und die Vermittlung von Grundkenntnissen in Mathematik und in einem Nebenfach unterstützt. Der Bachelorabschluss bildet einen ersten berufsbefähigenden Abschluss des Studiums der Physik. Durch den Bachelorabschluss wird festgestellt, dass die wichtigsten Grundlagen des Fachgebiets beherrscht werden und die für einen frühen Übergang in die Berufspraxis notwendigen grundlegenden Fachkenntnisse erworben wurden. Der Bachelorstudiengang Physik besteht aus folgenden Modulgruppen. Die jeweils zu erbringenden Leistungspunkte (LP) und die jeweiligen Semesterwochenstunden (SWS) sind in Klammern angegeben. 1. Kernfach Experimentalphysik (48 SWS, 66 LP) 2. Kernfach Theoretische Physik (24 SWS, 34 LP) 3. Wissenschaftliches Arbeiten und Präsentieren (4 SWS, 8 LP, unbenotet) - Arbeits- und Präsentationstechniken oder Seminar/Schwerpunkt Präsentation (4 LP) - Seminar/Schwerpunkt Forschung (4 LP) 4. Kernfach Mathematik (28 SWS, 38 LP) 5. Nebenfach (16 SWS, 22 LP) Chemie oder Informatik 6. Abschlussleistung (Bachelorarbeit + Kolloquium, 12 LP) Es ist das Nebenfach Chemie oder das Nebenfach Informatik zu wählen. Die Gesamtzahl der zu erbringenden Leistungspunkte beträgt 180. Folgende fachlichen und sozialen Kenntnisse, Fähigkeiten und Kompetenzen sind für die Berufsqualifizierung der Bachelorabsolventen/-absolventinnen wesentlich: Sie besitzen fundierte fachliche Kenntnisse der theoretischen und experimentellen Grundlagen der Physik, sehr gute Kenntnisse der Mathematik (im Hinblick auf ihre Anwendung auf naturwissenschaftliche Fragestellungen) sowie Grundlagenkenntnisse in einem Nebenfach (Chemie oder Informatik). Auf der Basis dieser Kenntnisse sind sie in der Lage, Zusammenhänge zwischen verschiedenen naturwissenschaftlichen Phänomenen herzustellen. Grundsätzlich sind sie dazu befähigt, anspruchsvolle Aufgabenstellungen, deren Bearbeitung über die schematische Anwendung existierender Konzepte hinausgeht, zu analysieren und zu bearbeiten. Sie kennen eine breite Palette von theoretischen und experimentellen Methoden und Arbeitstechniken und sind befähigt, diese zweckentsprechend und dem jeweiligen Problem angemessen einzusetzen. Sie sind in der Lage, komplizierte Sachverhalte zu modellieren und die entsprechenden Gleichungen ggf. zu simulieren. Sie besitzen ein grundlegendes Verständnis für die Auswirkungen ihrer Tätigkeit als Physiker / Physikerin auf die Gesellschaft und insbesondere die Umwelt und sind sich ihrer diesbezüglichen Verantwortung bewusst. Sie sind in der Lage, sowohl ihre eigenen Ergebnisse als auch generell Fragestellungen der modernen Physik angemessen zu präsentieren und zu kommunizieren, sowohl im Kreis von Fachkollegen als auch gegenüber der breiteren Öffentlichkeit. Sie sind befähigt, in den verschiedensten Gruppen zu arbeiten und Projekte aus unterschiedlichen Bereichen zu organisieren und durchzuführen. Sie sind mit den Lernstrategien vertraut, die sie dazu befähigen, ihre fachlichen und sozialen Kompetenzen kontinuierlich
3 zu ergänzen und zu vertiefen. Sie sind auf den flexiblen Einsatz in unterschiedlichen Berufsfeldern vorbereitet, insbesondere auch auf die Arbeit in einem betrieblichen bzw. wissenschaftlichen Umfeld. Sie sind grundsätzlich zur Aufnahme eines entsprechenden Masterstudiums geeignet. Soziale Kompetenzen werden überwiegend integriert in den Fachmodulen erworben, zum Beispiel Teamfähigkeit im Übungsbetrieb und in den Praktika und Projektorganisation während der Abschlussarbeit. Der Bachelorstudiengang Physik wurde zum Wintersemester 2006/07 eingerichtet. Die aktuelle Prüfungsordnung wurde am 10. Juni 2009 genehmigt und bekannt gegeben sowie durch Satzung vom 26. Mai 2010 und vom 13. Juli 2016 geändert. Die Prüfungsordnung und die zugehörige Studienordnung sind in der Rechtssammlung der Universität zu finden. ***** ACHTUNG: Zum 1. Oktober 2016 trat eine "neue" Prüfungsordnung in Kraft; sie gilt für die erstmalige Aufnahme des Studiums im Bachelorstudiengang Physik ab dem Wintersemester 2016/2017. Gleichzeitig trat die "alte" Prüfungsordnung für den Bachelorstudiengang Physik vom 10. Juni 2009, geändert durch Satzung vom 26. Mai 2010 und vom 13. Juli 2016, außer Kraft; Studierende, die ihr Studium im Bachelorstudiengang Physik vor dem Wintersemester 2016/2017 aufgenommen haben, führen ihr Studium nach der "alten" Prüfungsordnung zu Ende. Studiengangsbeauftragter: Prof. Dr. Ulrich Eckern *****
4 Inhaltsverzeichnis Übersicht nach Modulgruppen 1) Kernfach Experimentalphysik ECTS: 66 PHM-0001: Physik I (Mechanik, Thermodynamik) (8 ECTS/LP, Pflicht) *...5 PHM-0003: Physik II (Elektrodynamik, Optik) (8 ECTS/LP, Pflicht)... 7 PHM-0005: Physik III (Atom- und Molekülphysik) (8 ECTS/LP, Pflicht) *... 9 PHM-0006: Physik IV (Festkörperphysik) (8 ECTS/LP, Pflicht) PHM-0007: Physik V (Kern- und Teilchenphysik) (6 ECTS/LP, Pflicht) *...14 PHM-0009: Physikalisches Anfängerpraktikum (24 Versuche) (16 ECTS/LP, Pflicht) * PHM-0013: Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum (12 Versuche) (12 ECTS/LP, Pflicht) * ) Kernfach Theoretische Physik ECTS: 34 PHM-0015: Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) (8 ECTS/LP, Pflicht) * PHM-0016: Theoretische Physik II (Quantenmechanik Teil 2) (10 ECTS/LP, Pflicht)...23 PHM-0018: Theoretische Physik III (Thermodynamik, Statistische Physik) (8 ECTS/LP, Pflicht) * PHM-0019: Theoretische Physik IV (Feldtheorie) (8 ECTS/LP, Pflicht) ) Wissenschaftliches Arbeiten und Präsentieren ECTS: 8 Hinweis: Es sind 4 LP im Bereich WAP1 und 4 LP im Bereich WAP2 zu erbringen. a) WAP1: Arbeits- und Präsentationstechniken ECTS: 4 PHM-0021: Einführung in LaTeX (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) * PHM-0023: Seminar über Physik im Alltag (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) b) WAP2: Seminar Schwerpunkt Forschung ECTS: 4 PHM-0024: Seminar über Spezielle Probleme der Quantentheorie (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) * PHM-0025: Seminar über Theoretische Physik vieler Teilchen (4 ECTS/LP, Wahlpflicht)...37 PHM-0026: Seminar über Spezielle Probleme der Festkörperphysik (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) * PHM-0027: Seminar über Physikalische Grundlagen der Energieversorgung (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) * PHM-0028: Seminar über Analysemethoden der Festkörperphysik an Großforschungseinrichtungen (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) PHM-0029: Seminar über Glasübergang und Glaszustand (4 ECTS/LP, Wahlpflicht)...44 * = Im aktuellen Semester wird mindestens eine Lehrveranstaltung für dieses Modul angeboten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
5 Inhaltsverzeichnis PHM-0030: Seminar über Leuchtstoffe in modernen Anwendungen (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) *...46 PHM-0031: Seminar über Festkörperspektroskopie (4 ECTS/LP, Wahlpflicht)...48 PHM-0200: Seminar über Energieträger im Zeitalter des Klimawandels (4 ECTS/LP, Wahlpflicht) ) Kernfach Mathematik ECTS: 38 Hinweis: Das Modul "Numerische Verfahren für Materialwissenschaftler und Physiker" (MTH-6110) wird von einem Dozenten/einer Dozentin der Mathematik angeboten und ist speziell für Materialwissenschaftler, Physiker, Wirtschaftsingenieure und Ingenieurinformatiker konzipiert. Das Modul "Einführung in die Numerik" (MTH-1130, 9 LP) ist ein - um ein Semester versetztes - Alternativangebot für Studierende im Bachelorstudiengang Physik, die freiwillig vertiefte Kenntnisse und Fähigkeiten in der numerischen Mathematik erwerben möchten und/oder ihr Studium individuell gestalten wollen. Da die Prüfungsordnung für das Wahlpflichtmodul im Kernfach Mathematik genau 6 Leistungspunkte vorsieht, können die zusätzlichen 3 LP nicht angerechnet werden. PHM-0033: Mathematische Konzepte I (8 ECTS/LP, Pflicht) * PHM-0034: Mathematische Konzepte II (8 ECTS/LP, Pflicht)...55 MTH-1020: Analysis I (8 ECTS/LP, Pflicht) * MTH-1031: Analysis II (8 ECTS/LP, Pflicht) * MTH-6110: Numerische Verfahren für Materialwissenschaftler und Physiker (6 ECTS/LP, Wahlpflicht)...61 MTH-1130: Einführung in die Numerik (9 ECTS/LP, Wahlpflicht) * ) Nebenfach Hinweis: Es ist das Nebenfach "Chemie" oder das Nebenfach "Informatik" zu wählen. a) Chemie ECTS: 22 PHM-0035: Chemie I (Allgemeine und Anorganische Chemie) (8 ECTS/LP, Pflicht) * PHM-0036: Chemie II (Organische Chemie) (8 ECTS/LP, Pflicht)...67 PHM-0037: Chemisches Praktikum für Physiker (6 ECTS/LP, Pflicht)...69 b) Informatik ECTS: 22 Hinweis: Im Nebenfach Informatik sind die Module Informatik 1 (INF-0097, 8 LP) und Informatik 2 (INF-0098, 8 LP) sowie ein Wahlpflichtmodul zu absolvieren. Als Wahlpflichtmodul werden empfohlen: Multimedia-Grundlagen I (INF-0199, 6 LP) und Systemnahe Informatik (INF-0200, 6 LP). In diesen Modulen sind die Prüfungsanforderungen für Studierende im Bachelor Physik entsprechend dem Arbeitsaufwand von 6 Leistungspunkten im Vergleich zu den entsprechenden Modulen der Informatik- Studiengänge (jeweils 8 LP) reduziert. Weitere Informatik-Module sind wählbar, siehe unten; allerdings können dabei über 6 LP hinausgehende Leistungspunkte nicht angerechnet werden. INF-0097: Informatik 1 (8 ECTS/LP, Pflicht) *...70 INF-0098: Informatik 2 (8 ECTS/LP, Pflicht) * = Im aktuellen Semester wird mindestens eine Lehrveranstaltung für dieses Modul angeboten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
6 Inhaltsverzeichnis INF-0199: Multimedia Grundlagen I (für B.Sc. Physik) (6 ECTS/LP, Wahlpflicht) * INF-0200: Systemnahe Informatik (für B.Sc. Physik) (6 ECTS/LP, Wahlpflicht) INF-0073: Datenbanksysteme (8 ECTS/LP, Wahlpflicht) *...78 INF-0133: Selbstorganisierende, adaptive Systeme (8 ECTS/LP, Wahlpflicht) * ) Abschlussleistung ECTS: 12 PHM-0038: Abschlussleistung (Bachelorarbeit und Kolloquium) (12 ECTS/LP, Pflicht) ) Empfohlene Zusatzveranstaltungen PHM-0039: Vorkurs Mathematik für Physiker und Materialwissenschaftler (0 ECTS/LP, Orientierung) * PHM-0040: Industriepraktikum (0 ECTS/LP, Orientierung) *...86 PHM-0041: Einführung in das Programmieren für Physiker und Materialwissenschaftler (0 ECTS/LP, Orientierung)...87 PHM-0043: Python für Naturwissenschaftler (0 ECTS/LP, Orientierung)...89 PHM-0227: Astrophysik (0 ECTS/LP, Orientierung)...91 PHM-0229: Ringvorlesung - Forschung im Institut für Physik (0 ECTS/LP, Orientierung) * * = Im aktuellen Semester wird mindestens eine Lehrveranstaltung für dieses Modul angeboten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
7 Modul PHM-0001 Modul PHM-0001: Physik I (Mechanik, Thermodynamik) Physics I (Mechanics, Thermodynamics) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Achim Wixforth Mechanik von Massenpunkten und Systeme von Massenpunkten Mechanik und Dynamik ausgedehnter starrer Körper Relativistische Mechanik Mechanische Schwingungen und Wellen Mechanik und Dynamik von Gasen und Flüssigkeiten Wärmelehre Lernziele/Kompetenzen: Die Studierende wissen die grundlegenden Begriffe, Konzepte und Phänomene der klassischen Mechanik, von Schwingungen und Wellen in mechanischen Systemen und der Thermodynamik (Wärmelehre und statistische Deutung), besitzen Fertigkeiten in einfacher Modellbildung, der Formulierung mathematisch-physikalischer Ansätze und können diese auf Aufgabenstellungen in den genannten Bereichen anwenden und besitzen Kompetenzen in der selbständigen Bearbeitung von Problemstellungen aus den genannten Themenbereichen. Sie sind in der Lage, Genauigkeiten von Beobachtung und Analyse einschätzen zu können. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: analytisch-methodische Kompetenz, wissenschaftliches Denken, Abwägen von Lösungsansätzen, Training des logischen Denkens, Teamfähigkeit, Erlernen des eigenständigen Arbeitens mit (englischsprachiger) Fachliteratur Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: keine Angebotshäufigkeit: jedes Wintersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 1. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Physik I (Mechanik, Thermodynamik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
8 Modul PHM-0001 Literatur: Alonso-Finn: Fundamental University Physics I, III Demtröder: Experimentalphysik Halliday, Resnick & Walker: Physik Tipler & Mosca: Physik Meschede: Gerthsen Physik Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Physik I (Mechanik, Thermodynamik) (Vorlesung) Zu dieser Veranstaltung gibt es eine 2-stündige Übung in Kleingruppen. Die Anmeldung erfolgt nach Prioritäten, d.h. man sucht aus den angebotenen Terminen die Termine aus, die zum Stundenplan passen und ordnet diese nach Prioritäten. Am Ende des Anmeldezeitraums erfolgt eine automatische Zuteilung der Studierenden zu den Gruppen. Die Übungen findet man in Digicampus als "Übung Physik I". Grundsätzlich gibt es genügend Plätze für alle Teilnehmer an der Vorlesung, es wird niemand abgewiesen. Modulteil: Übung zu Physik I Lehrformen: Übung SWS: 2 Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Übung zu Physik I (Übung) Prüfung Physik I (Mechanik, Thermodynamik) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
9 Modul PHM-0003 Modul PHM-0003: Physik II (Elektrodynamik, Optik) Physics II (Electrodynamics, Optics) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Achim Wixforth 1. Elektrizitätslehre 2. Magnetismus 3. Elektrodynamik, Maxwell-Gleichungen 4. Elektromagnetische Wellen 5. Optik Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die grundlegenden Begriffe, Konzepte und Phänomene der Elektrostatik und des Magnetismus; des weiteren die Grundbegriffe der Elektrodynamik sowie der elektromagnetischen Wellen und daraus abgeleitet der Optik, besitzen Fertigkeiten in der mathematischen Beschreibung elektromagnetischer Phänomene, Modellbildung, der Formulierung mathematisch-physikalischer Ansätze und können diese auf Aufgabenstellungen in den genannten Bereichen anwenden und besitzen Kompetenzen in der selbständigen Bearbeitung von Problemstellungen zu den genannten Themenbereichen. Sie sind in der Lage, Genauigkeiten von Beobachtung und Analyse einschätzen zu können. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: analytisch-methodische Kompetenz, wissenschaftliches Denken, Abwägen von Lösungsansätzen, Training des logischen Denkens, Teamfähigkeit, Erlernen des eigenständigen Arbeitens mit (englischsprachiger) Fachliteratur Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: Inhalte des Moduls Physik I Angebotshäufigkeit: jedes Sommersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 2. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Physik II (Elektrodynamik, Optik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
10 Modul PHM Elektrizitätslehre Elektrische Wechselwirkung Elektrische Leitung 2. Magnetismus Magnetische Kraftwirkung auf bewegte Ladungen Das Magnetfeld bewegter elektrischer Ladungen Magnetische Wechselwirkung zwischen bewegten Ladungen Materie im statischen elektrischen und magnetischen Feld 3. Elektrodynamik, Maxwell-Gleichungen Elektromagnetische Induktion: Faraday-Henry-Satz Ampere-Maxwell-Satz Maxwell-Gleichungen 4. Elektromagnetische Wellen Grundlagen Das Huygens'sche Prinzip Reflexion und Brechung Beugung und Interferenz Überlagerung mehrerer ebener Wellen Beugung am Gitter Wellenausbreitung in dispersiven Medien EM Wellen im Vakuum EM Wellen in homogenen, isotropen, neutralen Medien Reflexion und Brechung ebener harmonischer EM Wellen Entstehung und Erzeugung von EM Wellen 5. Optik Spiegelung und Brechung Abbildungseigenschaften und Abbildungsfehler Optische Instrumente Interferenz, Beugung und Holographie Literatur: Alonso-Finn: Fundamental University Physics II Demtröder: Experimentalphysik Halliday, Resnick & Walker: Physik Tipler & Mosca: Physik Meschede: Gerthsen Physik Modulteil: Übung zu Physik II Lehrformen: Übung SWS: 2 Prüfung Physik II (Elektrodynamik, Optik) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
11 Modul PHM-0005 Modul PHM-0005: Physik III (Atom- und Molekülphysik) Physics III (Physics of Atoms and Molecules) 8 ECTS/LP Version (seit WS10/11) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Christine Kuntscher 1. Entwicklung der Atomvorstellung 2. Entwicklung der Quantenphysik 3. Grundlagen der Quantenmechanik 4. Moderne Atomphysik 5. Das Wasserstoffatom 6. Atome mit mehreren Elektronen, das Periodensystem 7. Elektromagnetische Strahlung, Auswahlregeln 8. Laser 9. Molekülphysik 10. Aktuelle Probleme der Atomphysik, Bose-Einstein Kondensation Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen den Aufbau der Atome; sie verstehen den unterschiedlichen Charakter der klassischen Physik und der Quantenphysik, sind mit dem grundlegenden Verhalten der Atome und Moleküle vertraut, haben Fertigkeiten im Behandeln einfacher Probleme der Atom- und Molekülphysik erworben, haben die Fähigkeit, die Grundlagen der Kernphysik, der Hochenergiephysik und der Physik der kondensierten Materie zu erlernen, und besitzen die Kompetenz, Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu verstehen und zu bearbeiten. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen des 1. und 2. Fachsemesters insbesondere Physik I und II auf. Angebotshäufigkeit: jedes Wintersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 3. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Physik III (Atom- und Molekülphysik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
12 Modul PHM Entwicklung der Atomvorstellung 2. Entwicklung der Quantenphysik 3. Grundlagen der Quantenmechanik 4. Moderne Atomphysik Verschränkte Zustände Quantenkryptographie Qubits 5. Das Wasserstoffatom 6. Atome mit mehreren Elektronen, das Periodensystem 7. Elektromagnetische Strahlung, Auswahlregeln 8. Laser 9. Molekülphysik Chemische Bindung Hybridisierung Molekülspektren 10. Aktuelle Probleme der Atomphysik, Bose-Einstein Kondensation Literatur: W. Demtröder, Experimentalphysik III: Atome, Moleküle und Festkörper (Springer) T. Mayer-Kuckuk, Atomphysik. Eine Einführung (Teubner) Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Physik III (Atom- und Molekülphysik) (Vorlesung) Modulteil: Übung zu Physik III Lehrformen: Übung SWS: 2 Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Übung zu Physik III (Übung) Prüfung Physik III (Atom- und Molekülphysik) Klausur / Prüfungsdauer: 120 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
13 Modul PHM-0006 Modul PHM-0006: Physik IV (Festkörperphysik) Physics IV (Solid State Physics) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. István Kézsmárki 1. Ordnungsprinzipien 2. Klassifizierung von Festkörpern 3. Struktur der Kristalle 4. Beugung von Wellen an Kristallen 5. Dynamik von Kristallgittern 6. Anharmonische Effekte 7. Das freie Elektronengas 8. Elektronen im periodischen Potential; Energiebänder 9. Fermi-Flächen 10. Halbleiter Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen Konzepte, Phänomenologie und grundlegende experimentelle Methoden zur Erforschung der Struktur der kondensierten Materie, haben die Fertigkeiten, einfache Experimente selbständig durchzuführen. Sie sind vertraut mit allgemeinen Auswertemethoden, können selbständig Messdaten analysieren, und besitzen die Kompetenz, übergreifende Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu bearbeiten. Dies umfasst insbesondere die kritische Wertung der Messergebnisse und einfache Interpretationen im Lichte aktueller Modelle. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: analytisch-methodische Kompetenz, wissenschaftliches Denken, Training des logischen Denkens, Erlernen des eigenständigen Arbeitens mit (englischsprachiger) Fachliteratur Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen des 1., 2. und 3. Fachsemesters insbesondere Physik I, II und III auf. Angebotshäufigkeit: jedes Sommersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 4. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Physik IV (Festkörperphysik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
14 Modul PHM Ordnungsprinzipien 2. Klassifizierung von Festkörpern Klassifizierung nach Struktur: Kristalle, amorphe Materialien, Flüssigkristalle, Quasikristalle, Fraktale Klassifizierung nach Bindung: Ionenbindung, kovalente Bindung, metallische Bindung, van-der-waals- Bindung, Wasserstoffbrückenbindung 3. Struktur der Kristalle Kristallstrukturen Symmetrieoperationen Bravais-Gitter Positionen, Richtungen, Ebenen Einfache Strukturen 4. Beugung von Wellen an Kristallen Reziprokes Gitter Brillouin Zonen Strahlung für Materialuntersuchungen Streuung am dreidimensionalen Gitter: Bragg- und Laue-Formulierung, Streumethoden, Intensität der gestreuten Welle, Atomform-Faktoren, Debye-Waller-Faktoren 5. Dynamik von Kristallgittern Einleitung Einatomare lineare Kette Zweiatomare lineare Kette Phononen im dreidimensionalen Gitter Experimenteller Nachweis von Phononen: Inelastische Neutronenstreuung, Fern-Infrarot- Experimente Thermische Eigenschaften von Phononen 6. Anharmonische Effekte Thermische Ausdehnung Wärmeleitung in Isolatoren 7. Das freie Elektronengas Elektronische Energieniveaus im Eindimensionalen Energieniveaus im Dreidimensionalen, elektronische Zustandsdichte Fermi-Dirac-Verteilungsfunktion Experimentelle Überprüfung 8. Elektronen im periodischen Potential; Energiebänder Einleitung Elektronen im gitterperiodischen Potential Näherung für quasi-freie Elektronen Näherung für stark gebundene Elektronen Mittlere Geschwindigkeit und effektive Massen Bandstrukturen 9. Fermi-Flächen Konstruktion von Fermi-Flächen Elektronen im Magnetfeld: Elektron- und Lochbahnen Vermessung von Fermi-Flächen am Beispiel von de Haas-van-Alphen-Experimenten 10. Halbleiter Klassifizierung Energielücke Defektelektronen Idealhalbleiter Gültig im Realhalbleiter Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am Anwendungen: p-n-übergang, Diode, Transistor
15 Modul PHM-0006 Literatur: N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Festkörperphysik (Oldenbourg) Ch. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik (Oldenbourg) W. Demtröder, Experimentalphysik 3 (Springer) K.-H. Hellwege, Festkörperphysik (Springer) S. Hunklinger, Festkörperphysik (Oldenbourg) Modulteil: Übung zu Physik IV Lehrformen: Übung SWS: 2 Prüfung Physik IV (Festkörperphysik) Klausur / Prüfungsdauer: 120 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
16 Modul PHM-0007 Modul PHM-0007: Physik V (Kern- und Teilchenphysik) Physics V (Nuclear and Particle Physics) 6 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Wolfgang Brütting Dieses Modul vermittelt die Grundlagen der Kern- und der Teilchenphysik. Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen den Aufbau der Atomkerne, die Grundlagen der Radioaktivität und der Kernkraft; sie sind mit den Grundzügen des Standardmodells vertraut, haben die Fertigkeit erworben, grundlegende Probleme der Kern- und Teilchenphysik zu verstehen, und besitzen die Kompetenz, Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu bearbeiten. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen Arbeitsaufwand: Gesamt: 180 Std. 60 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) 20 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 80 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 20 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen der ersten vier Fachsemester insbesondere der Vorlesung Physik III auf. Angebotshäufigkeit: jedes Wintersemester SWS: 4 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 5. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Physik V (Kern- und Teilchenphysik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 3 Aufbau der Atomkerne Radioaktivität Kernkräfte und Kernmodelle Kernreaktionen Elementarteilchenphysik Literatur: W. Demtröder, Experimentalphysik IV: Kern-, Teilchen- und Astrophysik (Springer) T. Mayer-Kuckuk, Kernphysik. Eine Einführung (Teubner) J. Bleck-Neuhaus, Elementare Teilchen (Springer) Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Physik V (Kern- und Teilchenphysik) (Vorlesung) Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
17 Modul PHM-0007 Modulteil: Übung zu Physik V Lehrformen: Übung SWS: 1 Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Übung zu Physik V (Übung) Prüfung Physik V (Kern- und Teilchenphysik) Klausur / Prüfungsdauer: 90 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
18 Modul PHM-0009 Modul PHM-0009: Physikalisches Anfängerpraktikum (24 Versuche) 16 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Siegfried Horn Dr. Matthias Klemm Laborversuche aus den Bereichen Mechanik, Wärmelehre, Optik und Elektrizitätslehre Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die theoretischen experimentellen Grundlagen der klassischen Physik, insbesondere in den Bereichen Mechanik, Wärmelehre, Elektrodynamik und Optik, und haben Grundkenntnisse der physikalischen Messtechnik. Sie sind in der Lage, sich mittels Literaturstudium in eine physikalische Fragestellung einzuarbeiten, ein vorgegebenes Experiment aufzubauen und durchzuführen, sowie die Ergebnisse dieser experimentellen Fragestellung mathematisch und physikalisch zu beschreiben, und besitzen die Kompetenz, ein experimentelles Ergebnis unter Einbeziehung einer realistischen Fehlerabschätzung und durch Vergleich mit Literaturdaten zu bewerten und einzuordnen. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen Bemerkung: Das Praktikum muss innerhalb von zwei Semestern abgeschlossen werden. Jeder Student / Jede Studentin muss 24 Versuche durchführen. Zu jedem Versuch ist innerhalb von 2 Wochen ein Protokoll zu erstellen, in dem die physikalischen Grundlagen des Versuchs, der Versuchsaufbau, der Versuchsverlauf sowie die Ergebnisse und ihre Interpretation dokumentiert sind. Die schriftliche Ausarbeitung eines Versuchs wird zu zwei Dritteln, die Durchführung vor Ort zu einem Drittel gewertet. Die Abschlussnote wird aus dem Mittelwert aller 24 Versuche errechnet. Weitere Informationen, insbesondere zur rechtzeitigen Anmeldung: Arbeitsaufwand: Gesamt: 480 Std. 180 Std. Praktikum (Präsenzstudium) 300 Std. Anfertigen von schriftlichen Arbeiten (Selbststudium) Voraussetzungen: Das Praktikum baut auf den Inhalten der Vorlesungen des 1. und 2. Fachsemesters insbesondere Physik I und II auf. ECTS/LP-Bedingungen: 24 mindestens mit ausreichend bewertete Versuchsprotokolle Angebotshäufigkeit: Beginn jedes WS SWS: 12 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 3. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 2 Semester Modulteile Modulteil: Physikalisches Anfängerpraktikum (24 Versuche) Lehrformen: Praktikum SWS: 12 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
19 Modul PHM-0009 M1: Drehpendel M2: Dichte von Flüssigkeiten und Festkörpern M3: Maxwellsches Fallrad M4: Kundtsches Rohr M5: Gekoppelte Pendel M6: Oberflächenspannung und dynamische Viskosität M7: Windkanal M8: Richtungshören W1: Elektrisches Wärmeäquivalent W2: Siedepunkterhöhung W3: Kondensationswärme von Wasser W4: Spezifische Wärmekapazität von Wasser W5: Adiabatenexponent W6: Dampfdruckkurve von Wasser W7: Wärmepumpe W8: Sonnenkollektor W9: Thermoelektrische Effekte W10: Wärmeleitung O1: Brennweite von Linsen und Linsensystemen O2: Brechungsindex und Dispersion O3: Newtonsche Ringe O4: Abbildungsfehler von Linsen O5: Polarisation O6: Lichtbeugung O7: Optische Instrumente O8: Lambertsches Gesetz O9: Stefan-Boltzmann-Gesetz E1: Phasenverschiebung im Wechselstromkreis E2: Messungen mit Elektronenstrahl-Oszillograph E3: Kennlinien von Elektronenröhren E4: Resonanz im Wechselstromkreis E5: EMK von Stromquellen E6: NTC- und PTC-Widerstand E8: NF-Verstärker E9: Äquipotential- und Feldlinien E10: Induktion Literatur: W. Demtröder, Experimentalphysik 1-4 (Springer) D. Meschede, Gerthsen Physik (Springer) R. Weber, Physik I (Teubner) W. Walcher, Praktikum der Physik (Teubner) H. Westphal, Physikalisches Praktikum (Vieweg) W. Ilberg, D. Geschke, Physikalisches Praktikum (Teubner) Bergmann, Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik 1-3 (de Gruyter) Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Physikalisches Anfängerpraktikum (24 Versuche) (Praktikum) Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
20 Modul PHM-0013 Modul PHM-0013: Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum (12 Versuche) Advanced Physics Laboratory Course (12 experiments) 12 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Manfred Albrecht Dr. Matthias Schreck Das Praktikum gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil, der während der Vorlesungszeit (jeweils mittwochs ganztägig) stattfindet, sind 7 Versuche u. a. aus den Feldern Kernphysik, Festkörperphysik, Plasmaphysik, Molekülphysik etc. durchzuführen. Eine Kurzbeschreibung zu den aktuell verfügbaren Versuchen findet sich auf der FP-Webseite, siehe unten. Im zweiten Teil sind 5 Elektronikversuche in einem Blockpraktikum i. d. R. zu Beginn der Semesterferien durchzuführen. Die Leitung dieses Praktikumsteils liegt beim Lehrstuhl Experimentalphysik I. Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die theoretischen und experimentellen Grundlagen der Festkörperphysik und der Quantenmechanik und sind mit den gängigen Methoden der physikalischen Messtechnik vertraut. Sie sind in der Lage, sich in ein Spezialgebiet der Physik einzuarbeiten und vertiefte Versuche aus diesem Spezialgebiet selbständig durchzuführen und auszuwerten. Sie besitzen die Kompetenz, physikalische Fragestellungen mittels geeigneter experimenteller Methoden zu untersuchen, die Versuchsergebnisse zu analysieren und theoretisch zu interpretieren. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen Bemerkung: Weitere Informationen: Arbeitsaufwand: Gesamt: 360 Std. 120 Std. Praktikum (Präsenzstudium) 240 Std. Anfertigen von schriftlichen Arbeiten (Selbststudium) Voraussetzungen: Grundkenntnisse aus Physik I V, Festkörperphysik, Quantenmechanik ECTS/LP-Bedingungen: Zwölf mindestens mit ausreichend bewertete Laborversuche. Jeder einzelne Versuch wird bewertet; bei der Bewertung finden folgende Kriterien mit gleichem Gewicht Anwendung: Vorbesprechung vor dem Versuch Versuchsdurchführung Auswertung und schriftliche Ausarbeitung Abschlussbesprechung nach Rückgabe der Auswertungen Die Gesamtnote für dieses Modul errechnet sich aus dem arithmetischen Mittel der in jedem einzelnen Versuch erzielten Bewertungen. Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
21 Modul PHM-0013 Angebotshäufigkeit: jedes Semester Empfohlenes Fachsemester: ab dem 5. Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester SWS: 8 Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Modulteile Modulteil: Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum (12 Versuche) Lehrformen: Praktikum SWS: 8 Literatur: Spezifische Anleitungen für jeden Versuch sind in der Teilbibliothek Naturwissenschaften auszuleihen. Zum Teil sind die Anleitungen auch elektronisch zum Download verfügbar. Weiterführende Literatur ist in den einzelnen Anleitungen angegeben. Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum (12 Versuche) (Praktikum) Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
22 Modul PHM-0015 Modul PHM-0015: Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) Theoretical Physics I (Analytical Mechanics, Quantum Mechanics Part I) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Ulrich Eckern Höhere Mechanik 1. Newtonsche Mechanik 2. Analytische Mechanik 3. Spezielle Relativitätstheorie Quantenmechanik Teil 1 4. Grundlagen 5. Eindimensionale Probleme 6. Harmonischer Oszillator Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die Methoden und Konzepte der theoretischen Mechanik einschließlich des Lagrange- und Hamilton-Formalismus sowie der speziellen Relativitätstheorie; sie sind mit den Grundlagen der Quantentheorie und einfachen Anwendungen vertraut, haben Fertigkeiten zur Formulierung und Bearbeitung von theoretischen Fragestellungen mithilfe der erlernten, insbesondere mathematischen Methoden erworben, und besitzen die Kompetenz, Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu bearbeiten. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: eigenständiges Arbeiten mit Lehrbüchern, logisches Denken und Argumentieren, Abstraktionsfähigkeit Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen des 1. und 2. Fachsemesters insbesondere Mathematische Konzepte I und II auf. Angebotshäufigkeit: jedes Wintersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 3. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
23 Modul PHM-0015 Höhere Mechanik 1. Newtonsche Mechanik Newtonsche Axiome, Inertialsysteme, Galilei-Transformationen Erhaltungssätze Eindimensionale Bewegung Zweikörperproblem, Zentralfeld Harmonische Bewegung eines Systems von Massenpunkten Bewegung eines starren Körpers 2. Analytische Mechanik Lagrangesche Gleichungen erster Art Lagrangesche Gleichungen zweiter Art Wirkungsfunktional, Hamiltonsches Prinzip Hamilton-Formalismus Hamilton-Jacobi-Theorie 3. Spezielle Relativitätstheorie Minkowskische Raum-Zeit Relativistische Mechanik Quantenmechanik Teil 1 4. Grundlagen Welle-Teilchen-Dualismus Wellenfunktion, Operator, Messung Schrödinger-Gleichung 5. Eindimensionale Probleme Freies Teilchen Streuung an einer Potentialbarriere Gebundene Zustände 6. Harmonischer Oszillator Eigenfunktionen und Eigenwerte Matrix-Darstellung, Zeitentwicklung Literatur: T. Fließbach, Theoretische Physik; Mechanik, Quantenmechanik (Spektrum) W. Greiner, Theoretische Physik; Klassische Mechanik I und II, Quantenmechanik Einführung (Harri Deutsch) L. D. Landau und E. M. Lifschitz, Lehrbuch der Theoretischen Physik, Band 1: Mechanik, Band 3: Quantenmechanik (Harri Deutsch) W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik, Band 1: Klassische Mechanik, Band 2: Analytische Mechanik, Band 5: Quantenmechanik Grundlagen (Springer) Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) (Vorlesung) s. Modulhandbuch Modulteil: Übung zu Theoretische Physik I Lehrformen: Übung SWS: 2 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
24 Modul PHM-0015 Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Übung zu Theoretische Physik I (Übung) Prüfung Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
25 Modul PHM-0016 Modul PHM-0016: Theoretische Physik II (Quantenmechanik Teil 2) Theoretical Physics II (Quantum Mechanics Part 1) 10 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Peter Hänggi 1. Mathematische Grundlagen 2. Die Postulate der Quantenmechanik 3. Schrödinger-Gleichung 4. Einfache eindimensionale Probleme 5. Ehrenfest-Theorem 6. Harmonischer Oszillator 7. Heisenberg-Unschärferelation 8. Näherungsmethoden 9. Drehimpuls 10. Wasserstoff-Atom 11. Pfadintegral-Formulierung der Quantenmechanik 12. WKB-Näherung und Limes h gegen Geladenes Teilchen im elektromagnetischen Feld 14. Spin 15. Mehrteilchensysteme Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die konzeptionellen physikalischen und mathematischen Grundlagen und Methoden der nichtrelativistischen Quantenmechanik von Einteilchensystemen einschließlich der Postulate, auf denen sie aufbaut, sind fähig, allgemeine quantenmechanische Einteilchenprobleme mathematisch zu formulieren und durch Anwendung geeigneter Methoden, insbesondere Näherungsmethoden, zu lösen, haben die Kompetenz, quantenmechanische Fragestellungen eigenständig zu erkennen und zu bearbeiten. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: eigenständiges Arbeiten mit Lehrbüchern, logisches Denken und Argumentieren, Abstraktionsfähigkeit, Durchhaltevermögen Arbeitsaufwand: Gesamt: 300 Std. 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 150 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen Physik I - III und insbesondere Theoretische Physik I (Höhere Mechanik, Quantenmechanik Teil 1) auf. Angebotshäufigkeit: jedes Sommersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 4. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
26 Modul PHM-0016 Modulteile Modulteil: Theoretische Physik II (Quantenmechanik Teil 2) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
27 Modul PHM Mathematische Grundlagen Lineare Vektorräume, Skalarprodukt, Dirac-Notation Lineare Operatoren und ihre Darstellung Das Eigenwertproblem für hermitesche Operatoren Unendlich-dimensionale Vektorräume: der Hilbertraum 2. Die Postulate der Quantenmechanik 3. Schrödinger-Gleichung Schrödinger- und Heisenberg-Darstellung Basis-Transformationen 4. Einfache eindimensionale Probleme Potentialtöpfe Potentialstufen Tunneleffekt Streuzustände 5. Ehrenfest-Theorem 6. Harmonischer Oszillator Lösung in der Ortsdarstellung Algebraische Lösungsmethode 7. Heisenberg-Unschärferelation Ableitung der Unschärferelation für zwei hermitesche Operatoren Energie-Zeit-Unschärferelation 8. Näherungsmethoden Stationäre Zustände Zeitabhängige Störungstheorie und Goldene Regel 9. Drehimpuls 10. Wasserstoff-Atom Zentralkräfte Lösung in Ortsdarstellung Entartung des Spektrums 11. Pfadintegral-Formulierung der Quantenmechanik Pfadintegral-Postulat Äquivalenz zur Schrödinger-Gleichung 12. WKB-Näherung und Limes h gegen Geladenes Teilchen im elektromagnetischen Feld Eichtransformatione Aharonov-Bohm-Effekt 14. Spin 15. Mehrteilchensysteme Identische Teilchen Fermionen und Bosonen Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
28 Modul PHM-0016 Literatur: R. Shankar, Principles of Quantum Mechanics (Plenum Press) F. Schwabl, Quantenmechanik (Springer) W. Nolting, Quantenmechnik, Grundkurs Theoretische Physik, Band 5, Teil 1 und 2 (Springer) W. Greiner, Quantenmechanik, Teil 1, Einführung (Harri Deutsch) E. Merzbacher, Quantum Mechanics (Wiley) D. J. Griffith, Introduction to Quantum Mechanics (Pearson Prentice Hall) Modulteil: Übung zu Theoretische Physik II Lehrformen: Übung SWS: 2 Prüfung Theoretische Physik II (Quantenmechanik Teil 2) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
29 Modul PHM-0018 Modul PHM-0018: Theoretische Physik III (Thermodynamik, Statistische Physik) Theoretical Physics III (Thermodynamics, Statistical Physics) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Peter Hänggi Thermodynamik Thermodynamische Systeme Hauptsätze der Thermodynamik Thermodynamische Potentiale Statistische Physik, Statistische Ensembles Wahrscheinlichkeitsbegriffe und Boltzmannprinzip Zugeordnete Potentiale Klassische Systeme Quantenstatistik Schwarzkörperstrahlung Theorie der Phasenübergänge Klassifizierung Ferromagnetismus Superfluidität Landau-Theorie Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden erwerben Kenntnisse zu den Methoden und Konzepten der Thermodynamik und der statistischen Physik einschließlich der Beschreibung durch statistische Ensembles sowohl für klassische Systeme als auch für Quantensysteme, Fertigkeiten zur Formulierung und Bearbeitung von theoretischen Fragestellungen mithilfe erlernter mathematischen Methoden und Kompetenzen, Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu bearbeiten. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: eigenständiges Arbeiten mit Lehrbüchern, logisches Denken und Argumentieren, Abstraktionsfähigkeit, Durchhaltevermögen Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen des 3. und 4. Fachsemesters insbesondere Theoretische Physik I und II auf. Angebotshäufigkeit: jedes Wintersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 5. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
30 Modul PHM-0018 Modulteile Modulteil: Theoretische Physik III (Thermodynamik, Statistische Physik) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Thermodynamik 1. Thermodynamische Systeme Zustand, Gleichgewicht Temperaturbegriff Zustandsgleichungen 2. Hauptsätze der Thermodynamik Zustandsänderungen Carnot-Kreisprozess Methode der Kreisprozesse 3. Thermodynamische Potentiale Zustandsvariablen Joule-Thomson-Prozess Maxwell-Relationen Idealies Gas Thermodynamisches Gleichgewicht Stabilität thermodynamischer Systeme Statistische Physik, Statistische Ensembles 4. Wahrscheinlichkeitsbegriffe und Boltzmannprinzip 5. Zugeordnete Potentiale 6. Klassische Systeme Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung Barometrische Höhenformel Gleichverteilungssatz 7. Quantenstatistik Ideale Quantengase Bose-Einstein-Statistik Fermi-Dirac-Statistik 8. Schwarzkörperstrahlung Theorie der Phasenübergänge 9. Klassifizierung 10. Ferromagnetismus 11. Superfluidität 12. Landau-Theorie Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
31 Modul PHM-0018 Literatur: T. Fließbach, Statistische Physik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik IV (Spektrum) W. Nolting, Grundkurs: Theoretische Physik Bände 4 und 6 (Springer) R. Becker, Theorie der Wärme (Springer) H.B. Callen, Thermodynamics and an introduction to thermostatics (Wiley-VCH) G.H. Wannier, Statistical Physics (Dover) R.K. Pathria, Statistical Mechanics L.D. Landau und E.M. Lifschitz, Band 5 Statistische Physik (Harri Deutsch) L.E. Reichl, A modern course in statistical physics (Wiley-VCH) D. Chandler, Introduction to modern statistical mechanics (Oxford University Press) Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Theoretische Physik III (Thermodynamik, Statistische Physik) (Vorlesung) Modulteil: Übung zu Theoretische Physik III Lehrformen: Übung SWS: 2 Zugeordnete Lehrveranstaltungen: Übung zu Theoretische Physik III (Übung) Prüfung Theoretische Physik III (Thermodynamik, Statistische Physik) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
32 Modul PHM-0019 Modul PHM-0019: Theoretische Physik IV (Feldtheorie) Theoretical Physics IV (Classical Field Theory) 8 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. Thilo Kopp Elektrodynamik, elementare Feldtheorie Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden kennen die grundlegenden Gleichungen der Elektrodynamik und deren allgemeine Lösung im Vakuum, die Struktur der Elektro- und Magnetostatik sowie die der Elektrodynamik in Materie, beherrschen die wichtigsten theoretischen Methoden und Konzepte zur Lösung der Poisson- und Laplace- Gleichungen bei Randwertproblemen, haben Fertigkeiten zur Formulierung und Bearbeitung elementarer Feldtheorien erworben und besitzen die Kompetenz, Problemstellungen in den genannten Bereichen selbständig zu bearbeiten Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: eigenständiges Arbeiten mit Lehrbüchern, logisches Denken und Argumentieren, Abstraktionsfähigkeit, Durchhaltevermögen Arbeitsaufwand: Gesamt: 240 Std. 90 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) 90 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes Übung/Fallstudien (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes durch Literatur (Selbststudium) 30 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) Voraussetzungen: Die Vorlesung baut auf den Inhalten der Vorlesungen der ersten Fachsemester auf insbesondere Physik II und Theoretische Physik I. Angebotshäufigkeit: jedes Sommersemester SWS: 6 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 6. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Theoretische Physik IV (Feldtheorie) Lehrformen: Vorlesung SWS: 4 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
33 Modul PHM-0019 Elektrodynamik Postulate, Maxwell-Gleichungen Elektrostatik und Magnetostatik Die elektromagnetischen Potentiale, Eichtransformationen Die Elektrodynamik als relativistische Theorie bewegter Ladungen Elektromagnetische Wellen Allgemeine Lösung der Maxwell-Gleichungen Elektromagnetische Strahlung Wechselwirkung elektromagnetischer Felder mit Materie Elektromagnetische Wellen in Materie Elementare Feldtheorie Schwingende Saite und Membrane Lagrange-Dichte, Noether-Theorem Konzepte der Hydrodynamik Literatur: W. Greiner, Theoretische Physik; Bd. 2a: Hydrodynamik, Bd. 3: Theoretische Elektrodynamik, Verlag Harri Deutsch T. Fließbach, Elektrodynamik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik II, Spektrum Akademischer Verlag L. D. Landau und E. M. Lifschitz, Band 2 Klassische Feldtheorie, 25, Band 6 Hydrodynamik, Band 8 Elektrodynamik der Kontinua Modulteil: Übung zu Theoretische Physik IV Lehrformen: Übung SWS: 2 Prüfung Theoretische Physik IV (Feldtheorie) Klausur / Prüfungsdauer: 150 Minuten Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
34 Modul PHM-0021 Modul PHM-0021: Einführung in LaTeX 4 ECTS/LP Version (seit WS09/10) Modulverantwortliche/r: Dr. German Hammerl Installation eines LaTeX-Systems Einführung in Konzept und Syntax von LaTeX Mathematischer Formelsatz Definition eigener Befehle und Umgebungen Einbinden von Graphiken in LaTeX Erstellen umfangreicher wissenschaftlicher Arbeiten wie Bachelor-oder Masterarbeiten mit allen dafür wichtigen Textteilen: Inhaltsverzeichnis, Gliederung, Tabellen, mathematische Formeln, Abbildungen, Literaturverzeichnis Modifikation eines LaTeX-Systems an eigene Bedürfnisse Grundlagen in Typografie Wissenschaftliches Präsentieren mit LaTeX Weiterführende Konzepte von LaTeX Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden besitzen fundierte Kenntnisse in Typographie und in der Bedienung des Textsatzsystems LaTeX, beherrschen das Textsatzsystem LaTeX zur Erstellung ihrer Bachelor-oder Masterarbeit mit allen dazugehörenden Textteilen und sind in der Lage, wissenschaftliche Texte elektronisch auszutauschen und den LaTeX-Quelltext von wissenschaftlichen Publikationen zu verstehen und zugehörige LaTeX-Vorlagen umzusetzen sowie eigenständig wissenschaftliche Präsentationen mit LaTeX zu erstellen. Integrierter Erwerb von Schlüsselqualifikationen: Erstellen wissenschaftlicher Publikationen und Präsentationen mit LaTeX Bemerkung: Weitere Informationen: Zuordnung: Modulgruppe "Wissenschaftliches Arbeiten und Präsentieren", WAP1 Arbeitsaufwand: Gesamt: 120 Std. 45 Std. Vorlesung und Übung (Präsenzstudium) 75 Std. Vor- und Nachbereitung des Stoffes anhand bereitgestellter Unterlagen (Selbststudium) Voraussetzungen: Kenntnisse im Umgang mit Windows/Linux/OSX, einfache Programmierkenntnisse, eventuell Kenntnisse in HTML, sind hilfreich, aber keine Voraussetzung für die Teilnahme an der Veranstaltung. Angebotshäufigkeit: jährlich SWS: 3 Empfohlenes Fachsemester: ab dem 5. Wiederholbarkeit: siehe PO des Studiengangs Minimale Dauer des Moduls: 1 Semester Modulteile Modulteil: Einführung in LaTeX Lehrformen: Vorlesung SWS: 2 Gültig im Wintersemester 2018/ MHB erzeugt am
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