Stand: Modulhandbuch für den Bachelorstudiengang Physik an der Universität Stuttgart

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1 Stand: Modulhandbuch für den Bachelorstudiengang Physik an der Universität Stuttgart 1

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort und Erläuterungen Der Fachbereich Physik auf Bologna-Kurs... 4 Was ist neu?... 4 Prüfungen... 5 Modulhandbuch... 5 Makrostruktur Studiengang BSc Physik... 7 Bachelorstudiengang Physik: Übersicht über die Modulprüfungen... 8 (1) Pflichtmodule... 8 (2) Wahlpflichtmodule... 9 (3) Gewichtung der benoteten Module der Bachelorprüfung und der Bachelorarbeit Masterstudiengang Physik: Übersicht über die Modulprüfungen (1) Pflichtmodule (1) Wahlpflichtmodule Semester Grundlagen der Experimentalphysik I Mechanik und Wärmelehre Computergrundlagen Mathematische Methoden der Physik Höhere Mathematik I und II - Teil I Analysis 1 & 2 - Teil Lineare Algebra I und Analytische Geometrie I Einführung in die Chemie - Teil I Semester Grundlagen der Experimentalphysik II - Elektrodynamik Theoretische Physik I - Klassische Mechanik Höhere Mathematik I und II - Teil II Analysis 1 & 2 - Teil Einführung in die Chemie - Teil II Semester Grundlagen der Experimentalphysik III Optik Theoretische Physik II Quantenmechanik Analysis Höhere Mathematik III Physikalisches Praktikum 1 - Teil Semester Grundlagen der Experimentalphysik IV - Physik der Atome und Kerne Theoretische Physik III - Elektrodynamik Methodisches Vertiefungsmodul Physik auf dem Computer

3 Messtechnik Lineare Algebra und Analytische Geometrie Vertiefungsvorlesung Chemie Höhere Mathematik IV Physikalisches Praktikum 1 - Teil Semester Theoretische Physik IV - Statistische Mechanik Molekül- und Festkörperphysik Physikalisches Wahlmodul Simulationsmethoden in der Physik I Fortgeschrittene Atomphysik I Licht und Materie I Optik I Grundlagen und Anwendungen der klassischen linearen Optik Weiche Materie und Biophysik I Physik der Flüssigkeiten I Weiche Materie und Biophysik BSc: Physik der weichen und biologischen Materie Gruppentheoretische Methoden in der Physik I Spezielle Relativitätstheorie Umweltphysik I Atmoshärenphysik I Elektronikpraktikum Semester Bachelorarbeit Physikalisches Wahlmodul Simulationsmethoden in der Physik II Fortgeschrittene Atomphysik II Licht und Materie II Optik II Halbleiterquantenoptik Weiche Materie und Biophysik II Physik der Flüssigkeiten II Weiche Materie und Biophysik: Physik der weichen und biologischen Materie Gruppentheoretische Methoden II Allgemeine Relativitätstheorie Umweltphysik II Atmoshärenphysik II Überfachliche Schlüsselqualifikation Physikalisches Praktikum 2 mit Präsentation

4 Vorwort und Erläuterungen Der Fachbereich Physik auf Bologna-Kurs Zum Wintersemester 2007/08 hatte der Fachbereich Physik in der Fakultät für Mathematik und Physik anstelle des bisherigen Diplomstudiengangs Physik den gestuften Bachelor/Master- Studiengang Physik eingeführt. Er folgte dabei den politischen Vorgaben, die vorsehen, dass bis zum Wintersemester 2010/11 alle bisherigen Diplomstudiengänge bundesweit durch Bachelor/Master-Studiengänge abgelöst sein sollen. Die Bildungsminister der Europäischen Union waren im Jahre 1999 in Bologna übereingekommen, Europa als Zentrum des Wissens zu etablieren und mit der konsekutiven Studienstruktur (Bachelor-Studium, gefolgt von Master-Studium) einen einheitlichen europäischen Studienraum zu schaffen. Dieser seinerzeit initiierte Bologna-Prozess hat zu einem Umbruch des deutschen Studiensystems geführt, dem sich auch der Fachbereich Physik der Universität Stuttgart nicht entziehen konnte. Allerdings mehren sich, nachdem erste Erfahrungen mit den Bachelor- Studiengängen gesammelt wurden, auch die kritischen Stimmen, die zur Reform der Reform aufrufen. Was ist neu? Die wesentliche Neuerung der konsekutiven Studienstruktur ist der modulare Aufbau des Studiums. Die Lehrveranstaltungen (Vorlesungen, Übungen, Praktika, Seminare, Bachelor- bzw. Masterarbeit) sind zu Modulen zusammengefasst, die sich maximal über zwei Semester erstrecken. Und: Es gibt keine großen" Abschlussprüfungen mehr. Prüfungen im Bachelor/Master- Studiengang finden lehrveranstaltungsbegleitend statt: Jedes einzelne Modul wird mit einer Modulprüfung beendet, durch deren Bestehen die dem Modul zugeordneten Leistungspunkte erworben werden. Pro Semester sind im Schnitt 30 Leistungspunkte zu erwerben, während des sich über sechs Semester erstreckenden Bachelorstudiums also insgesamt 180 Leistungspunkte, 4

5 im darauf folgenden viersemestrigen Masterstudium 120 Leistungspunkte. Eine weitere Neuerung ist die Einführung von Modulen zum Erwerb fachaffiner und fachübergreifender Schlüsselqualifikationen. Fachaffine Schlüsselqualifikationen werden im Bachelorstudium Physik in den Modulen Methodisches Vertiefungsfach" (3. und 4. Fachsemester) sowie Elektronikpraktikum" (5. Fachsemester) erworben, bei den fachübergreifenden Schlüsselqualifikationen (6. Fachsemester) können die Studierenden aus einem Pool von Veranstaltungen, die von allen Fakultäten universitätsweit angeboten werden, auswählen. Neu eingeführt ist die Bachelorarbeit, die während des sechsten Fachsemesters anzufertigen ist. Die Bearbeitungsfrist für die Bachelorarbeit beträgt vier Monate, es werden 12 Leistungspunkte erworben. Prüfungen Um die Studienwahlentscheidung zu überprüfen, sieht das Hochschulgesetz in Baden- Württemberg bis zum Ende des zweiten Fachsemesters eine Orientierungsprüfung vor. Diese ist im Bachelorstudium Physik bestanden, wenn die Leistungspunkte zum Modul Mathematische Methoden der Physik" (nach dem ersten Semester) und einer der Übungsscheine in den Teilmodulen,,Grundlagen der Experimentalphysik I+II, Teil1: Mechanik und Wellen (im ersten Semester) oder,,grundlagen der Experimentalphysik I+II, Teil 2: Elektro- und Thermodynamik (im zweiten Semester) erworben wurden. Die Prüfung kann bis zum Ende des dritten Fachsemesters wiederholt werden. In die Berechnung der Gesamtnote gehen die benoteten Module aus dem Grundstudium (Module des ersten Studienjahrs) mit einem relativen Bewertungsfaktor von 1 und benotete Module aus dem Fachstudium mit einem relativen Bewertungsfaktor von 2 ein. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass das erste Studienjahr noch eine Einarbeitungsphase für die Studierenden darstellt. In Anlehnung an die Prüfungsordnung des Bachelorstudiengangs Mathematik gehen die fachfremden Module Höhere Mathematik III und Analysis 3 ebenfalls nur mit einem Bewertungsfaktor von 1 in die Berechnung der Gesamtnote ein. Sind alle 180 Leistungspunkte erworben, ist die Bachelorprüfung bestanden. Es wird der akademische Grad eines Bachelor of Science (B. Sc.) verliehen. Damit ist ein erster berufsqualifizierender Hochschulabschluss verbunden. 5

6 Die Zulassung zum Masterstudium setzt nach dem Landeshochschulgesetz formal überdurchschnittliche Prüfungsleistungen im Bachelorstudium voraus. Dabei wird offengelassen, was unter überdurchschnittlich zu verstehen ist. Wir gehen davon aus, dass alle, die unseren Bachelor-Studiengang Physik erfolgreich absolviert haben, auch für das Masterstudium qualifiziert sind. Das Masterstudium beinhaltet die Anfertigung einer einjährigen Masterarbeit. Die Masterprüfung setzt sich zusammen aus allen Modulprüfungen des Masterstudiums und der Masterarbeit. Es wird der akademische Grad eines Master of Science (M. Sc.) erworben. Modulhandbuch Das vorliegende Modulhandbuch gibt einen Überblick über die Module und Struktur (Makrostruktur) des Bachelor- und des Master-Studiengangs Physik sowie über die abzulegenden Modulprüfungen. Darüber hinaus sind die zu belegenden Module des Bachelorstudiums im Detail aufgeschlüsselt. Im Hinblick auf die vom Fachbereich Mathematik angebotenen Module ist folgender Hinweis wichtig: Anstelle der Module Höhere Mathematik I/II und III" können mathematisch stärker interessierte Studierende die Module Analysis I-III und Lineare Algebra I belegen, das Modul Computergrundlagen kann dann entfallen. Gez. W. Bolse Studiendekan Physik 6

7 Makrostruktur Studiengang BSc Physik WS SS WS SS WS SS Mathematische Methoden der Physik Theoretische Physik I Mechanik Theoretische Physik II Quantenmechanik Theoretische Physik III Elektrodynamik Theoretische Physik IV Statistische Mechanik Bachelorarbeit 6 (3+1) 9 (4+2) 9 (4+2) 9 (4+2) 9 (4+2) 12 Grundlagen der Experimentalphysik I+II Mechanik Elektrodynamik Optik Grundlagen der Experimentalphysik III+IV Physik der Atome und Kerne Molekül- und Festkörperphysik 6 (3+2) gesamt 15 9 (4+2) 6 (3+1) gesamt 15 9 (4+2) 9 (4+2) Höhere Mathematik1 Analysis 1 (*) Höhere Mathematik 2 Analysis 2 (*) Höhere Mathematik 3 Analysis 3 (*) Methodisches Vertiefungsmodul (fachaffine Schlüsselqualifikationen) (Wahlpflichtmodul) Physikalisches Wahlmodul (Wahlpflichtmodul) 9 (4+2) 9 (4+2) 9 (4+2) 9 (4+2) 9 (5+2+2) 9 (4+2) 6 (4) 4,5 (2+1) gesamt 9 4,5 (2+1) Computergrundlagen 1 Algebra 1 (*) Überfachliche Schlüsselqualifikationen (Wahlpflichtmodul) 6 (3+2) 6 (3+1) 6 (4) Einführung in die Chemie Grundlagen der Chemie Chemiepraktikum und Seminar Physikalisches Praktikum I Teil 1 Teil 2 Elektronikpraktikum (fachaffine Schlüsselqualifikationen) Physikalisches Praktikum II mit Präsentation 6 (4) gesamt 9 3 (2) 6 (4) gesamt 12 (8) 6 (4) 6 (4) 6 (4) ,5 28,5 Summe ECTS = 180 7

8 (*) Alternativ zu den Mathematikmodulen Höhere Mathematik 1,2,3 und zu Computergrundlagen kann Analysis 1, 2, 3 und Algebra 1 gewählt werden. Eine weitere Algebra kann als Methodisches Vertiefungsmodul gewählt werden. Bachelorstudiengang Physik: Übersicht über die Modulprüfungen (1) Pflichtmodule Nr Modul Pflicht/ Semester Studien- Prüfung/ Leistungs-. Wahl leistung Dauer punkte 1 Mathematische Methoden der P x V PL 6 Physik 2 Computergrundlagen P x V PL 6 3 Höhere Mathematik I+II P x x PL 18 - Teil 1 x V (9) - Teil 2 x V (9) 4 Höhere Mathematik III P x V PL 9 Alternativ zu 2-4: 2 Analysis 1 P x V PL 9 3 Lineare Algebra und Analytische Geometrie 1 P x V PL 6 4 Analysis 2 P x V PL 9 5 Analysis 3 P x V PL 9 8

9 6 Grundlagen der Experimentalphysik I+II P x PL 15 - Mechanik und Wellen x LBP (6) - Elektro- und Thermodynamik x LBP (9) 7 Grundlagen der Experimentalphysik III+IV P x PL 15 - Optik x V (6) - Physik der Atome und Kerne x V (9) 8 Grundlagen der Experimentalphysik V: Molekül- und Festkörperphysik P x V PL 9 9 Theoretische Physik I: Mechanik P x V PL 9 10 Theoretische Physik II: Quantenmechanik P x V PL 9 11 Theoretische Physik III: Elektrodynamik P x V PL 9 12 Theoretische Physik IV: Statistische Mechanik P x V PL 9 13 Physikalisches Praktikum I x LBP 12 - Teil 1 x LBP (6) - Teil 2 x LBP (6) 14 Physikalisches Praktikum II mit Präsentation x LBP 6 15 Elektronikpraktikum (fachaffine Schlüsselqualifikation) x LBP 6 9

10 16 Einführung in die Chemie P x PL 9 - Grundlagen der Chemie x (6) - Praktikum und Seminar x (3) 17 Bachelorarbeit x LBP 12 Erläuterungen: 1. Erläuterung der Abkürzungen: P = Pflichtmodul; W = Wahlpflichtmodul V = Vorleistung; USL = unbenotete Studienleistung PL = Modulabschlussprüfungsleistung; Art und Umfang der Prüfung sind im Modulhandbuch geregelt. LBP = lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung. 2. Die Semester, in denen das Modul abgelegt werden soll, sind durch ein X gekennzeichnet. Modulhandbuch Physik WS 2007/08 Stand Setzt sich ein Modul aus mehreren Studien- und/oder Prüfungsleistungen zusammen, sind die Leistungspunkte, die auf die Teilleistung entfallen, in der jeweiligen Spalte in Klammern angegeben, die im Modul insgesamt zu erwerbenden Leistungspunkte sind in Fettdruck abgegeben. (2) Wahlpflichtmodule Nr. Modul Pflicht/ Semester Studien- Prüfung/ Leistungs- Wahl leistung Dauer punkte 10

11 1 Methodisches Vertiefungsmodul (fachaffine Schlüsselqualifikation, siehe Fußnote 1) 2 Physikalisches Wahlmodul (siehe Fußnote 2) -Teil 1 -Teil 2 3 Überfachliche Schlüsselqualifikation, (siehe Fußnote 3) W x V PL 6 W x PL 9 x V (4,5) x V (4,5) W x V PL 6 Erläuterung der Abkürzungen: siehe Pflichtmodule 1) Im vierten Fachsemester ist ein methodisches Vertiefungsmodul zum Erwerb fachaffiner Schlüsselqualifikationen zu studieren. Die folgenden methodischen Vertiefungsmodule werden angeboten: - Lineare Algebra und Analytische Geomatrie 2 - Höhere Mathematik IV - Vertiefungsvorlesung Chemie nach Angebot - Physik auf dem Computer - Messtechnik. 2) Im fünften und sechsten Fachsemester ist ein physikalisches Wahlmodul zu studieren. Die folgenden physikalischen Wahlmodule werden im Bachelorstudium angeboten: 11

12 Simulationsmethoden in der Physik Fortgeschrittene Atomphysik BSc Fortgeschrittene Molekülphysik BSc Optik BSc Weiche Materie und Biophysik BSc Gruppentheoretische Methoden der Physik BSc Umweltphysic BSc Geophysik BSc Jedes physikalische Wahlmodul erstreckt sich über 2 Semester und umfasst insgesamt 9 Leistungspunkte. Die Lehrveranstaltungen der physikalischen Wahlmodule sind im Modulkatalog festgelegt, den die Fakultät für jedes Semester herausgibt. 3) Im 6. Fachsemester sind aus dem Angebot der zentralen Stelle für Schlüsselqualifikationen der Universität Stuttgart Lehrveranstaltungen zur Vermittlung überfachlicher Schlüsselqualifikationen im Umfang von 6 Leistungspunkten zu studieren. (3) Gewichtung der benoteten Module der Bachelorprüfung und der Bachelorarbeit Nr. Modul LP BF Pflichtmodule: 1 Mathematische Methoden der Physik

13 2 Computergrundlagen Höhere Mathematik I + II Höhere Mathematik III 9 1 Alternativ zu 2, 3 und 5: 2 Analysis Lineare Algebra und Analytische Geometrie Analysis Analysis Grundlagen der Experimentalphysik I + II (Mechanik 15 1 und Wellen, Elektro- und Thermodynamik) 9 Theoretische Physik I: Mechanik Einführung in die Chemie Grundlagen der Experimentalphysik III + IV (Optik, 15 2 Physik der Atome und Kerne) 8 Grundlagen der Experimentalphysik V (Molekül- und 9 2 Festkörperphysik) 10 Theoretische Physik II: Quantenmechanik Theoretische Physik III: Elektrodynamik Theoretische Physik IV: Statistische Mechanik Bachelorarbeit 12 2 Wahlpflichtmodule: 1 Methodische Vertiefungsmodul Physikalisches Wahlmodul

14 Abkürzungen: LP: Leistungspunkte, BF: Bewertungsfaktor des Moduls Die Gesamtnote des Bachelorabschlusses berechnet sich nach der Formel LPBF Note Mi Mi M i LPBF M i M i M i M i 14

15 Makrostruktur Studiengang MSc Physik WS SS WS SS Fortgeschrittene Vielteilchentheorie Fachliche Spezialisierung TheoPhys Quantenmechanik 2 Hauptseminar 9 (4+2) gesamt 12 3 (2) 7,5 gesamt 15 7,5 Fortgeschrittene Molekül- und Festkörperphysik Masterarbeit ExPhys Hauptseminar 9 (4+2) gesamt 12 3 (2) Wahlmodul Schwerpunkt (WPF + Oberseminar oder Spezialvorlesung oder Praktikum) 4,5 (2+1) gesamt 12 7,5 (2+1)+(2) 15 gesamt Wahlmodul Ergänzung Methodenkenntnis und Projektplanung 4,5 (2+1) gesamt 9 4,5 (2+1) 7,5 gesamt 15 7,5 Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum 3 Versuche 9 Versuche + Präsentation und Abschlusskolloquium 4,5 (2+1) gesamt 9 4,5 (2+1) Summe ECTS =

16 Masterstudiengang Physik: Übersicht über die Modulprüfungen (1) Pflichtmodule Nr. Modul Pflicht/ Studien- Prüfung/ Leistungs- Wahl leistung Dauer punkte 1 Fortgeschrittene Vielteilchentheorie P X PL 12 - Quantenmechanik II X V (9) - Hauptseminar in Theoretischer Physik X V (3) 2 Fortgeschrittene Molekül- und Festkörperphysik P X PL 12 - Fortgeschrittene Molekül- und Festkörperphysik X V (9) - Hauptseminar in Experimentalphysik X V (3) 3 Fortgeschrittenen-Praktikum P X LBP 15-3 Versuche X LBP (3) - 9 Versuche + Präsentation und Abschlusskolloquium X LBP (12) 4 Fachliche Spezialisierung P X LBP 15 - Phase 1 X LBP (7,5) - Phase 2 X LBP (7,5) 5 Methodenkenntnis und Projektplanung P X LBP 15 - Phase 1 X LBP (7,5) - Phase 2 X LBP (7,5) 6 Masterarbeit X LBP 30 - Phase 1 X LBP (15) - Phase 2 X LBP (15) Erläuterungen: 1. Erläuterung der Abkürzungen: P = Pflichtmodul; W = Wahlpflichtmodul V = Vorleistung; USL = unbenotete Studienleistung PL = Modulabschlussprüfungsleistung; Art und Umfang der Prüfung sind im Modulhandbuch geregelt. LBP = lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung. 2. Die Semester, in denen das Modul abgelegt werden soll, sind durch ein X gekennzeichnet. 3. Setzt sich ein Modul aus mehreren Studien- und/oder Prüfungsleistungen zusammen, sind die Leistungspunkte, die auf die Teilleistung entfallen, in der jeweiligen Spalte in Klammern angegeben, die im Modul insgesamt zu erwerbenden Leistungspunkte sind in Fettdruck abgegeben. 16

17 (1) Wahlpflichtmodule Nr. Modul Pflicht/ Studien- Prüfung/ Leistungs- Wahl leistung Dauer punkte 1 Wahlpflichtmodul Schwerpunkt (siehe Fußnote 1) W X PL 12 - Teil 1 X V (4,5) - Teil 2 X V (4,5) - Ergänzungsveranstaltung X V (3) 2 Wahlpflichtmodul Ergänzung (siehe Fußnote 1) W X PL 9 - Teil 1 X V (4,5) - Teil 2 X V (4,5) Erläuterung der Abkürzungen: siehe Pflichtmodule 1) Im Masterstudium sind im ersten und zweiten Fachsemester zwei Wahlpflichtmodule als Vertiefungsmodule zu studieren. Die folgenden Wahlpflichtmodule werden im Masterstudium angeboten: Wahlpflichtmodule Schwerpunkt: Festkörperphysik Optik Msc Weiche Materie und Biophysik Msc Advanced Statistical Physics Plasmaphysik Fortgeschrittene Kontinuumsphysik Als Ergänzungsveranstaltung im Wahlpflichtmodul Schwerpunkt ist im zweiten Fachsemester eine der folgenden drei Lehrveranstaltungen zu belegen: Oberseminar oder Spezialvorlesung oder Praktikum Wahlpflichtmodule Ergänzung: Physik der Kerne und Teilchen Astrophysik Eichtheorien und Faserbündel Topologische Methoden der Physik Lie-Gruppen in der Physik 17

18 Relativitätstheorie Fortgeschrittene Atomphysik Msc Angewandte Plasmaphysik Die Lehrveranstaltungen der Wahlpflichtmodule sind im Modulkatalog festgelegt, der von der Fakultät für jedes Semester herausgegeben wird. 18

19 1. Semester 19

20 Grundlagen der Experimentalphysik I Mechanik und Wärmelehre Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Erläuterung Grundlagen der Experimentalphysik I+II Experimentalphysik Mechanik (WS): 6 LP, Experimentalphysik Elektrodynamik (SS): 9 LP, Insgesamt: 15 LP 11 SWS 2 Semester jährlich, beginnend jeweils im Wintersemester deutsch Prof. Dr. G. Denninger; 2. Phys. Institut, Pf57, 5.155, 5.330; Tel: g.denninger@physik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. G. Denninger Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester für Vorlesung Experimentalphysik I-Mechanik: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik (gymnasiale Oberstufe) für Vorlesung Experimentalphysik I-Elektrodynamik: Module Mathematische Methoden der Physik und Grundlagen der Experimentalphysik I: Mechanik Erwerb eines gründlichen Verständnisses der fundamentalen Befunde der klassischen Physik (Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik) 1. Mechanik und Wärmelehre: Mechanik starrer Körper Mechanik deformierbarer Körper Schwingungen und Wellen Thermodynamik 2. Elektrodynamik: Elektrostatik Materie im elektrischen Feld 20

21 stationäre Ladungsströme Magnetostatik Induktion, zeitlich veränderliche Felder Materie im Magnetfeld Wechselstrom Maxwellgleichungen Spezielle Relativitätstheorie elektromagnetische Wellen im Vakuum Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Medienform Import-Export (von/nach) Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, und Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik, Springer Verlag Paus, Physik in Experimenten und Beispielen, Hanser Verlag (1995) Bergmann, Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 1, Mechanik, Akustik, Wärme, und Band 2, Elektromagnetismus, De Gruyter Feynman, Leighton, Sands, Vorlesungen über Physik, Band 1und Band 2, Oldenbourg Verlag (1997 Halliday, Resnick, Walker, Physik, Wiley-VCH Gerthsen, Physik, Springer Verlag; Daniel, Physik 1 und 2, de Gruyter, Berlin 1997 Experimentalphysik Mechanik und Wärmelehre: Vorlesung, 3 SWS, und Übung, 2 SWS Experimentalphysik Elektrodynamik: Vorlesung, 4 SWS, und Übung, 2 SWS 450 Stunden Studienleistungen: Übungsschein Prüfungsleistungen: 180-minütige Klausur Weiterführende Experimentalphysik-Module Overhead, Projektion, Tafel, Demonstrationen von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 21

22 Computergrundlagen Modulbeschreibung Erläuterung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Computergrundlagen LP 5 SWS 1 Semester jährlich im Wintersemester deutsch JP Dr. A. Arnold; ICP, Pf27, 201, Tel.: axel.arnold@icp.uni-stuttgart.de JP Dr. A. Arnold Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 1. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Befähigung im Umgang mit Unix-Computern, Unix, Textsatz, Visualisierungssoftware und Programmiersprachen. Inhalt Literatur/Lernmaterialien Aufbau des Computers (von-neumann-architektur) Unix-Betriebssystem (POSIX) Shellprogrammierung Textsatz mit LaTeX Datenaufbereitung und -visualisierung Programmieren in C D. E. Knuth, "The TEXbook", Addison Wesley D. A. Curry, "Using C on the UNIX system", O'Reilly & Associates Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Computergrundlagen, Vorlesung, 3 SWS, und Übungen, 2 SWS 180 Stunden 22

23 Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Medienform Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n Import-Export (von/nach) Studienleistungen: Erfolgreiche Teilnahme an den Übungsaufgaben (Schein) Prüfungsleistungen: 90-minütige Abschlussklausur Theoretische Physik-Module Tafelanschrieb, Beamer; Übungen: CIP-Pool Computergrundlagen; Prüfnummer: von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 23

24 Mathematische Methoden der Physik Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Erläuterung Mathematische Methoden der Physik LP Semesterwochenstunden (SWS) 4 SWS Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... 1 Semester jährlich im Wintersemester deutsch Dr. Roth; ITAP, Pfaffenwaldring 57, 6.150, Tel.: johannes@itap.physik.uni-stuttgart.de Dr. Roth Bachelorstudiengang Physik Pflichtmodul, 1. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik und Physik (gymnasiale Oberstufe) Befähigung zur mathematischen Behandlung und Lösung von Aufgaben in der Mechanik und in der Elektrodynamik Gewöhnliche Differentialgleichungen Lineare Algebra Vektoranalysis Dennery + Krzywicki, "Mathematics for Physicists", Dover Arfken, "Mathematical Methods for Physicists", Academic Press Mathematische Methoden der Physik, Vorlesung, 3 SWS, und Übungen, 1 SWS 180 Stunden Studienleistungen: Übungsaufgaben und Schein Prüfungsleistungen: 120-minütige Klausur (Teil der Orientierungsprüfung) Theoretische Physik-Module 24

25 Medienform Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n Import-Export (von/nach) Tafelanschrieb, z.t. Handouts Mathematische Methoden der Physik; Prüfnummer: von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 25

26 Höhere Mathematik I und II - Teil I Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Erläuterung Höhere Mathematik für Physiker, Kybernetiker und Elektrotechniker Teil I+II HM I: 9 LP, HM II: 9 LP (insgesamt 18 LP) 18 SWS 2 Semester jährlich, beginnend im Wintersemester deutsch Prof. Dr. M. Griesemer; Institut für Analysis, Dynamik und Modellierung Abteilung für Analysis, Pfaffenwaldring 57, ; Tel.: marcel.griesemer@mathematik.uni-stuttgart.de Dozenten des Fachbereichs Mathematik Bachelorstudiengang Physik, Kybernetik und Elektrotechnik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Erwerb der theoretischen und praktischen Grundkenntnisse der linearen Algebra und Analysis 1. Grundlagen der Mathematik 2. Lineare Algebra 3. Analysis in einer und mehreren Variablen wird in der Vorlesung bekannt gegeben Höhere Mathematik für Physiker, Kybernetiker und Elektrotechniker Teil I und II, Vorlesung (5 SWS), Vortragsübungen (2 SWS), Gruppenübungen (2 SWS) 540 Stunden 26

27 Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Import-Export (von/nach) Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (Schein, Voraussetzung für die Prüfung) Prüfungsleistungen: eine 180-minütige Klausur nach dem 2. Fachsemester Höhere Mathematik für Physiker, Kybernetiker und Elektrotechniker Teil III und Fachvorlesungen von: Fakultät 8 / FB Mathematik nach: Fakultät 8 / FB Physik 27

28 Analysis 1 & 2 - Teil 1 Modulbeschreibung Erläuterung Modulname (Untertitel) Analysis 1 & 2 Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele LP + 9 LP 1. Semester: 8 SWS; 2. Semester: 6 SWS 2 Semester jährlich beginnend im Wintersemester deutsch Prof. TeknD T. Weidl; Institut für Analysis, Dynamik und Modellierung Lehrstuhl für Analysis und Mathematische Physik Pfaffenwaldring 57, 8.347; Tel.: ; Timo.Weidl@mathematik.uni-stuttgart.de Prof. TeknD T. Weidl Mathematisches Wahlmodul anstelle des Pflichtmoduls "Höhere Mathematik I + II" im 1. und 2. Fachsemesters des Bachelorstudiengangs Physik Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Kenntnis der Zahlenbereiche und der elementaren Funktionen Kenntnis und Umgang mit Differential- und Integralrechnung Korrektes Formulieren und selbständiges Lösen von mathematischen Problemen Abstraktion und mathematische Argumentation Grundlagen der Mathematik Mengenlehre und Zahlenbereiche (insbesondere R und C), Inhalt Strukturen im Rn und Cn Folgen, Konvergenz, Abbildungen, Stetigkeit, Kompaktheit, Gleichmäßigkeit Elementare Funktionen (auch in komplexen Variablen) Differentialrechnung in einer Variablen, Integralrechnung in einer Variablen, 28

29 Reihen, Potenzreihen Funktionsfolgen und das Vertauschen von Grenzwerten Spezielle Funktionen Differentialrechnung im Rn Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Import-Export (von/nach) Wird in der Vorlesung bekannt gegeben Analysis 1 & 2 1. Semester: Vorlesung (4 SWS), Vortragsübungen (2 SWS), Übungen (2 SWS) 2. Semester: Vorlesung (4 SWS), Übungen (2 SWS) 540 Stunden Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (pro Semester ein Übungsschein) Prüfungsleistungen: Schriftliche oder mündliche Prüfung nach Vorgabe des Dozenten alle weiteren Vorlesungen zur Analysis und Fachvorlesungen von: Fakultät 8 / FB Mathematik nach: Fakultät 8 / FB Physik 29

30 Lineare Algebra I und Analytische Geometrie I Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Erläuterung Lineare Algebra I und Analytische Geometrie I LP SWS 1 Semester jährlich im Wintersemester deutsch Prof. Dr. R. Dipper; Institut für Algebra und Zahlentheorie Abteilung für Darstellungstheorie Pfaffenwaldring 57, ; Tel.: Richard.Dipper@mathematik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. R. Dipper Mathematisches Wahlmodul anstelle des Pflichtmoduls "Höhere Mathematik I + II" im 1. Fachsemester des Bachelorstudiengangs Physik Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und wird in der Vorlesung bekannt gegeben Lineare Algebra I und Analytische Geometrie I, Vorlesung, 4 SWS, Übungen, 2 SWS 180 Stunden Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (Schein) Prüfungsleistungen: 120-minütige Klausur Fachvorlesungen Lineare Algebra 1; Prüfnummer:

31 Prüfnummer/n Import-Export (von/nach) von: Fakultät 8 / FB Mathematik nach: Fakultät 8 / FB Physik 31

32 Einführung in die Chemie - Teil I Modulbeschreibung Erläuterung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Einführung in die Chemie LP (Vorlesung: 6 LP, Praktikum und Seminar: 3 LP) Vorlesung "Einführung in die Chemie für Naturwissenschaftler", 4 SWS; Praktikum und Seminar, 4 SWS 2 Semester Vorlesung jedes WS; Praktikum jedes SS deutsch Prof. Dr. Dietrich Gudat; Inst. für Anorg. Chemie, Tel.: ; gudat@iac.uni-stuttgart.de Prof. Dr. D. Gudat, Dr.Ingo Hartenbach (Leiter des Praktikums), Prof. R. Peters Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik, Physik und Chemie (gymnasiale Oberstufe) Die Studierenden sollen grundlegende Konzepte der Chemie wie Atomismus, Periodensystem, Formelsprache, Stöchiometrie erlernen und eigenständig anwenden können Grundtypen chemischer Stoffe und Reaktionen kennen lernen Anwendungen der Chemie im eigenen Hauptfach kennen lernen elementare Laboroperationen durchführen, Gefahren beim Umgang mit Chemikalien und Geräten richtig einordnen und Grundlagen der Arbeitssicherheit beherrschen sowie wissenschaftliche Dokumentation von Experimenten nachvollziehbar gestalten und Beziehungen zwischen Theorie und Praxis erkennen Grundbegriffe: Aggregatszustände, Elemente, Verbindungen, Lösungen Struktur und Quantennatur der Atome: Aufbau und Linienspektren der Atome, Atommodelle und Quantenzahlen, Atomorbitale, atomare 32

33 Eigenschaften Periodensystem der Elemente Stöchiometrische Grundgesetze: Erhalt von Masse und Ladung, chemische Stoffmengen, Reaktionsgleichungen Thermodynamik und Kinetik chemischer Reaktionen: Gasgesetze, Arbeit und Wärme, Geschwindigkeitsgesetze, Arrhenius-Beziehung, Katalyse Grundlegende Konzepte in der Chemie: Elektronegativität, ionische und kovalente Bindungen, Moleküle und ihre räumliche Struktur, intermolekulare Wechselwirkungen, Leiter, Halbleiter und Isolatoren, Massenwirkungsgesetz und chemische Gleichgewichte Chemische Elementarreaktionen: Säure-Base- (ph-, pk S -, pk W - Wert), Redox- (galvanische Zellen, Elektrolyse, Spannungsreihe, Nernst\u2019sche Gleichung), Komplexbildungs- und Fällungsreaktionen, Radikalreaktionen Spezielle Themen: Chemie wässriger Lösun gen (Wasser als Solvens, Elektrolytlösungen, Hydratation, Aquakomplexe) Metalle und ihre Darstellung, optische und magnetische Eigenschaften von Metallionen wichtige Elemente und ihre Verbindungen: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Silizium, Halogene Kohlenstoff und organische Verbindungen: Grundtypen von Kohlenstoffgerüsten, wichtige Substanzklassen der organischen Chemie, Grundstoffe von Biomaterialien und Polymeren Praktische Arbeiten: sichere Durchführung elementarer Laboroperationen, grundlegende Verfahren zum Erfassen von Stoffmengen, Stofftrennungen, physikalische Messmethoden in der Chemie Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen siehe gesonderte Liste des aktuellen Semesters Einführung in die Chemie für Naturwissenschaftler, Vorlesung, 4 SWS, Praktikum mit Seminar, 4 SWS 270 Stunden Studienleistungen: Vorlesungen: keine; Praktikum mit Seminar: testierte Versuchsprotokolle und aktive Teilnahme am Seminar Prüfungsleistungen: 33

34 120-minütige Abschlussklausur im SS (Anmeldung beim Prüfungsamt im SS) Grundlage für... nachfolgende Module Medienform Import-Export (von/nach) von: Fakultät 3 / Chemie nach: Fakultät 8 / FB Physik 34

35 2. Semester 35

36 Grundlagen der Experimentalphysik II - Elektrodynamik Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Erläuterung Grundlagen der Experimentalphysik I+II Experimentalphysik Mechanik (WS): 6 LP, Experimentalphysik Elektrodynamik (SS): 9 LP, Insgesamt: 15 LP 11 SWS 2 Semester jährlich, beginnend jeweils im Wintersemester deutsch Prof. Dr. G. Denninger; 2. Phys. Inst.; Pfaffenwaldring 57; Tel.: g.denninger@physik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. G. Denninger Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester für Vorlesung Experimentalphysik I-Mechanik: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik (gymnasiale Oberstufe) für Vorlesung Experimentalphysik I-Elektrodynamik: Module Mathematische Methoden der Physik und Grundlagen der Experimentalphysik I: Mechanik Erwerb eines gründlichen Verständnisses der fundamentalen Befunde der klassischen Physik (Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik) 1. Mechanik und Wärmelehre: Mechanik starrer Körper Mechanik deformierbarer Körper Schwingungen und Wellen Thermodynamik 2. Elektrodynamik: Elektrostatik Materie im elektrischen Feld 36

37 stationäre Ladungsströme Magnetostatik Induktion, zeitlich veränderliche Felder Materie im Magnetfeld Wechselstrom Maxwellgleichungen Spezielle Relativitätstheorie elektromagnetische Wellen im Vakuum Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Medienform Import-Export (von/nach) Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, und Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik, Springer Verlag Paus, Physik in Experimenten und Beispielen, Hanser Verlag (1995) Bergmann, Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 1, Mechanik, Akustik, Wärme, und Band 2, Elektromagnetismus, De Gruyter Feynman, Leighton, Sands, Vorlesungen über Physik, Band 1und Band 2, Oldenbourg Verlag (1997 Halliday, Resnick, Walker, Physik, Wiley-VCH Gerthsen, Physik, Springer Verlag; Daniel, Physik 1 und 2, de Gruyter, Berlin 1997 Experimentalphysik Mechanik und Wärmelehre: Vorlesung, 3 SWS und Übung, 2 SWS Experimentalphysik Elektrodynamik: Vorlesung, 4 SWS, und Übung, 2 SWS 450 Stunden Studienleistungen: Übungsschein Prüfungsleistungen: 180-minütige Klausur (Teil der Orientierungsprüfung) Weiterführende Experimentalphysik-Module Overhead, Projektion, Tafel, Demonstrationen von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 37

38 Theoretische Physik I - Klassische Mechanik Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Erläuterung Theoretische Physik I: Klassische Mechanik LP Semesterwochenstunden (SWS) 6 SWS Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache 1 Semester jährlich im Sommersemester deutsch Modulverantwortlicher Dozenten Prof. Dr. H-R. Trebin; Prof. Dr. H-R. Trebin Institut für Theoretische und Angewandte Physik Pfaffenwaldring 57/VI; Tel.: trebin@itap.uni-stuttgart.de Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 2. Fachsemester Module: Mathematische Methoden der Physik, Höhere Mathematik I bzw. Analysis I und Algebra I Erwerb eines gründlichen Verständnisses der fundamentalen Begriffe der klassischen Mechanik 1. Kinematische Grundbegriffe 2. Elementare newtonsche Mechanik 3. Prinzipien der kanonischen Mechanik 4. Die Mechanik des starren Körpers 5. Zur speziellen Relativitätstheorie Standardwerke: F. Scheck: Theoretische Physik 1: Mechanik Springer 2007 F. Kuypers: Klassische Mechanik Wiley-VCH 2010 W. Nolting: Grundkurs Theoretische Physik 1: Klassische Mechanik Springer

39 W. Nolting: Grundkurs Theoretische Physik 2: Analytische Mechanik Springer 2007 W. Greiner: Theoretische Physik 1 / Klassische Mechanik 1 Deutsch (Harri) 2007 Anspruchsvoll: H. Goldstein: Klassische Mechanik Wiley-VCH 200 R. Abraham, J. E. Marsden: Foundations of Mechanics American Mathematical Society 2008 Skript zur Vorlesung: H.-R. Trebin: Theoretische Physik 1 Mechanik (Skriptverkauf: Raum 6.347, mittwochs von 14 bis 16 Uhr) Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Medienform Import-Export (von/nach) Theoretische Physik I: Klassische Mechanik, Vorlesung, 4 SWS und Übungen, 2 SWS 270 Stunden Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen und an einer 120-minütigen Klausur in der Mitte des Semesters (Schein) Prüfungsleistungen: eine 120-minütige Klausur am Ende des Semesters Weiterführende Theoretische Physik-Module Tafelanschrieb von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 39

40 Höhere Mathematik I und II - Teil II Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Erläuterung Höhere Mathematik für Physiker Kybernetiker und Elektrotechniker Teil I+II HM I: 9 LP, HM II: 9 LP (insgesamt 18 LP) Semesterwochenstunden (SWS) 18 SWS Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen 2 Semester jährlich, beginnend im Wintersemester deutsch Prof. TeknD T. Weidl; Institut für Analysis, Dynamik und Modellierung Lehrstuhl für Analysis und Mathematische Physik Pfaffenwaldring 57, 8.347; Tel.: ; Timo.Weidl@mathematik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. W. Kimmerle; Institut für Geometrie und Topologie Lehrstuhl für Differentialgeometrie Pfaffenwaldring 57, Wolfgang.Kimmerle@mathematik.uni-stuttgart.de Bachelorstudiengang Physik, Kybernetik und Elektrotechnik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Erwerb der theoretischen und praktischen Grundkenntnisse der linearen Algebra und Analysis 1. Grundlagen der Mathematik 2. Lineare Algebra 3. Analysis in einer und mehreren Variablen wird in der Vorlesung bekannt gegeben Höhere Mathematik für Physiker, Kybernetiker und Elektrotechniker Teil I und II, Vorlesung (5 SWS), Vortragsübungen (2 SWS), Gruppenübungen (2 SWS) 40

41 Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Import-Export (von/nach) 540 Stunden Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (Schein, Voraussetzung für die Prüfung) Prüfungsleistungen: eine 180-minütige Klausur nach dem 2. Fachsemester Höhere Mathematik für Physiker, Kybernetiker und Elektrotechniker Teil III und Fachvorlesungen von: Fakultät 8 / FB Mathematik nach: Fakultät 8 / FB Physik 41

42 Analysis 1 & 2 - Teil 2 Modulbeschreibung Erläuterung Modulname (Untertitel) Analysis 1 & 2 Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele LP + 9 LP 1. Semester: 8 SWS; 2. Semester: 6 SWS 2 Semester jährlich beginnend im Wintersemester deutsch Prof. TeknD T. Weidl; Institut für Analysis, Dynamik und Modellierung Lehrstuhl für Analysis und Mathematische Physik Pfaffenwaldring 57, 8.347; Tel.: ; Timo.Weidl@mathematik.uni-stuttgart.de Prof. TeknD T. Weidl Mathematisches Wahlmodul anstelle des Pflichtmoduls "Höhere Mathematik I + II" im 1. und 2. Fachsemesters des Bachelorstudiengangs Physik Schulkenntnisse in Mathematik (gymnasiale Oberstufe) Kenntnis der Zahlenbereiche und der elementaren Funktionen Kenntnis und Umgang mit Differential- und Integralrechnung Korrektes Formulieren und selbständiges Lösen von mathematischen Problemen Abstraktion und mathematische Argumentation Grundlagen der Mathematik Mengenlehre und Zahlenbereiche (insbesondere R und C), Inhalt Strukturen im Rn und Cn Folgen, Konvergenz, Abbildungen, Stetigkeit, Kompaktheit, Gleichmäßigkeit Elementare Funktionen (auch in komplexen Variablen) Differentialrechnung in einer Variablen, Integralrechnung in einer Variablen, 42

43 Reihen, Potenzreihen Funktionsfolgen und das Vertauschen von Grenzwerten Spezielle Funktionen Differentialrechnung im Rn Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Import-Export (von/nach) Wird in der Vorlesung bekannt gegeben Analysis 1 & 2 1. Semester: Vorlesung (4 SWS), Vortragsübungen (2 SWS), Übungen (2 SWS) 2. Semester: Vorlesung (4 SWS), Übungen (2 SWS) 540 Stunden Studienleistungen: erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (pro Semester ein Übungsschein) Prüfungsleistungen: Schriftliche oder mündliche Prüfung nach Vorgabe des Dozenten alle weiteren Vorlesungen zur Analysis und Fachvorlesungen von: Fakultät 8 / FB Mathematik nach: Fakultät 8 / FB Physik 43

44 Einführung in die Chemie - Teil II Modulbeschreibung Erläuterung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Einführung in die Chemie LP (Vorlesung: 6 LP, Praktikum und Seminar: 3 LP) Teil I: Vorlesung "Allgemeine und Anorganische Chemie für Naturwissenschaftler", 5 SWS; Teil II: Vorlesung "Organische Chemie für Physiker", 2 SWS, Praktikum und Seminar, 8 SWS 2 Semester Teil I: jedes WS; Teil II: jedes SS (Anmerkung: Anmeldung zum Praktikum erfolgt bereits in der 1. Vorlesung im WS) deutsch Prof. Dr. D. Gudat; Institut für Anorganische Chemie, Pfaffenwaldring 55; Tel.: gudat@iac.uni-stuttgart.de Prof. Dr. D. Gudat Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 1. und 2. Fachsemester Schulkenntnisse in Mathematik, Physik und Chemie (gymnasiale Oberstufe) Die Studierenden sollen grundlegende Konzepte der Chemie wie Atomismus, Periodensystem, Formelsprache, Stöchiometrie erlernen und eigenständig anwenden können Grundtypen chemischer Stoffe und Reaktionen kennen lernen Anwendungen der Chemie im eigenen Hauptfach kennen lernen elementare Laboroperationen durchführen, Gefahren beim Umgang mit Chemikalien und Geräten richtig einordnen und Grundlagen der Arbeitssicherheit beherrschen sowie wissenschaftliche Dokumentation von Experimenten nachvollziehbar gestalten und Beziehungen zwischen Theorie und Praxis erkennen Inhalt Grundbegriffe: Aggregatszustände, Elemente, Verbindungen, 44

45 Lösungen Struktur und Quantennatur der Atome: Aufbau und Linienspektren der Atome, Atommodelle und Quantenzahlen, Atomorbitale, atomare Eigenschaften Periodensystem der Elemente Stöchiometrische Grundgesetze: Erhalt von Masse und Ladung, chemische Stoffmengen, Reaktionsgleichungen Thermodynamik und Kinetik chemischer Reaktionen: Gasgesetze, Arbeit und Wärme, Geschwindigkeitsgesetze, Arrhenius-Beziehung, Katalys Grundlegende Konzepte in der Chemie: Elektronegativität, ionische und kovalente Bindungen, Moleküle und ihre räumliche Struktur, intermolekulare Wechselwirkungen, Leiter, Halbleiter und Isolatoren, Massenwirkungsgesetz und chemische Gleichgewichte Chemische Elementarreaktionen: Säure-Base- (ph-, pks-, pkw- Wert), Redox- (galvanische Zellen, Elektrolyse, Spannungsreihe, Nernst\u2019sche Gleichung), Komplexbildungs- und Fällungsreaktionen, Radikalreaktionen Spezielle Themen: Chemie wässriger Lösun gen (Wasser als Solvens, Elektrolytlösungen, Hydratation, Aquakomplexe) Metalle und ihre Darstellung, optische und magnetische Eigenschaften von Metallionen wichtige Elemente und ihre Verbindungen: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Silizium, Halogene Kohlenstoff und organische Verbindungen: Grundtypen von Kohlenstoffgerüsten, wichtige Substanzklassen der organischen Chemie, Grundstoffe von Biomaterialien und Polymeren Praktische Arbeiten: sichere Durchführung elementarer Laboroperationen, grundlegende Verfahren zum Erfassen von Stoffmengen, Stofftrennungen, physikalische Messmethoden in der Chemie Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des siehe gesonderte Liste des aktuellen Semesters Allgemeine und Anorganische Chemie für Naturwissenschaftler, Vorlesung, 5 SWS, Praktikum mit Seminar, 8 SWS Organische Chemie für Physiker, Vorlesung, 2 SWS 270 Stunden 45

46 Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Studienleistungen: Vorlesungen: keine; Praktikum mit Seminar: testierte Versuchsprotokolle und aktive Teilnahme am Seminar, 120-minütige Abschlussklausur Prüfungsleistungen: Vorlesungen: mündliche Abschlussprüfung nach dem 2. Semester (Schein); Praktikum mit Seminar: keine nachfolgende Module Medienform Import-Export (von/nach) von: Fakultät 3 / Chemie nach: Fakultät 8 / FB Physik 46

47 3. Semester 47

48 Grundlagen der Experimentalphysik III Optik Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Erläuterung Grundlagen der Experimentalphysik III+IV Experimentalphysik Optik (WS): 6 LP, Experimentalphysik Physik der Atome und Kerne (SS): 9 LP, Ingesamt: 15 LP 10 SWS 2 Semester jährlich, beginnend jeweils im Wintersemester deutsch Prof. Dr. T. Pfau; 5. Physikalisches Institut, Pfaffenwaldring 57, Tel.: t.pfau@physik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. T. Pfau Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 3. und 4. Fachsemester Modul: Grundlagen der Experimentalphysik I Erwerb eines gründlichen Verständnisses der fundamentalen experimentellen Befunde der Strahlen- und Wellenoptik. Befähigung zur Anwendung von experimentellen Methoden in der modernen Optik. Gründliches Verständnis der Struktur der Materie bis zur atomaren Skala. Die Übungen zielen auch auf die Förderung der Kommunikationsfähigkeit und der Methodenkompetenz bei der Umsetzung von Fachwissen ab. 1. Optik Elektromagnetische Wellen im Medium Geometrische Optik Wellenoptik Welle und Teilchen Laserprinzip und Lasertypen 2. Physik der Atome und Kerne Struktur der Materie: Elementarteilchen und fundamentale Kräfte Aufbau und Struktur der Atomhülle, des Atomkerns und der 48

49 Nukleonen Spin, Drehimpulsaddition, Atome in äußeren Feldern (Feinstruktur, Hyperfeinstruktur, Zeeman- und Stark-Effekt) Mehrelektronenatome und Aufbau des Periodensystems Spektroskopische Methoden der Atom- und Kernphysik Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Studien- und Prüfungsleistungen Grundlage für... Medienform Import-Export (von/nach) Optik Demtröder, "Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik", Springer Verlag Halliday, Resnick, Walker, "Physik", Wiley-VCH Bergmann, Schaefer, "Lehrbuch der Experimentalphysik", Band 2, Elektromagnetismus; Band, Optik, De Gruyter Verlag Paus, "Physik in Experimenten und Beispielen", Hanser Verlag Gerthsen, "Physik", Springer Verlag Physik der Atome und Kerne Haken/Wolf, "Physik der Atome und Quanten", Springer Verlag Mayer-Kuckuk, "Atomphysik", Teubner Verlag Mayer-Kuckuk, "Kernphysik", Teubner Verlag Demtröder, "Experimentalphysik 3", Springer Verlag Frauenfelder, Henley, "Subatomic Physics", Oldenburg Verlag Stierstadt, "Physik der Materie", Wiley-VCH Hering, "Angewandte Kernphysik", Teubner Verlag Experimentalphysik: Optik Vorlesung, 3 SWS, und Übungen, 1 SWS Experimentalphysik: Physik der Atome und Kerne Vorlesung, 4 SWS, und Übungen, 2 SWS 450 Stunden Studienleistungen: 2 benotete Übungsscheine Prüfungsleistungen: 120-minütige Klausur + lehrverantstaltungsbegleitende Prüfung (d.h. Noten der Übungsscheine) weiterführende Experimentalphysik-Module Overhead, Projektion, Tafel, Demonstration von: Fakultät 8 / FB Physik nach: Fakultät 8 / FB Physik 49

50 Theoretische Physik II Quantenmechanik Modulbeschreibung Modulname (Untertitel) Kürzel (z.b. x-stellen für Studiengang) Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Turnus Sprache Modulverantwortlicher Dozenten Verwendbarkeit/Zuordnung zum Curriculum Voraussetzungen Lernziele Inhalt Literatur/Lernmaterialien Lehrveranstaltung und Lehrformen Abschätzung des Arbeitsaufwandes Erläuterung Theoretische Physik II: Quantenmechanik LP 6 SWS 1 Semester jährlich im Wintersemester deutsch Prof. Dr. H-R Trebin, ITAP, Pf57, 6.154, Tel.: trebin@itap.physik.uni-stuttgart.de Prof. Dr. H-P Büchler Bachelorstudiengang Physik, Pflichtmodul, 3. Fachsemester Modul Theoretische Physik I: Klassische Mechanik Erwerb eines gründlichen Verständnisses der fundamentalen Begriffe der Quantenmechanik. Befähigung zur mathematischen Behandlung und Lösung von Aufgaben der Quantenmechanik. Wellenmechanik, Prinzipien und mathematische Struktur, Symmetrien, Lösungsverfahren Cohen-Tannoudji, "Quantenmechanik", 2 Bände, Gruyter Verlag Messiah, "Quantenmechanik I und II", Gruyter Verlag Landau-Lifshitz, "Lehrbuch der Theoretischen Physik", Band III, Deutsch Verlag Theoretische Physik II: Quantenmechanik Vorlesung, 4 SWS, und Übung, 2 SWS 270 Stunden 50