Modulhandbuch Bachelor Technische Physik

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1 Modulhandbuch Bachelor Technische hysik rüfungsordnungsversion: 2013 Erstellt am: Mittwoch 27 November 2013 aus der O Datenbank der TU Ilmenau

2 Inhaltsverzeichnis Name des Moduls/Fachs 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Abschluss L Fachnr. Experimentalphysik 1 L 45min 11 Mechanik und Thermodynamik L chwingungen, Wellen und Felder L Experimentalphysik 2 L 45min 11 Elektrizitätslehre und Optik L Atome, Kerne, Teilchen L Grundpraktikum 1 F 8 Grundpraktikum L Grundpraktikum 2 F 8 Grundpraktikum L Chemie für hysiker L 45min 9 Allgemeine und Anorganische Chemie L 90min Organische Chemie L hysikalische Chemie L Theoretische hysik 1 L 45min 7 rogrammieren L Mechanik L Theoretische hysik 2 L 45min 8 Quantenmechanik L Quantenmechanik L Theoretische hysik 3 L 45min 8 Elektrodynamik L Thermodynamik und tatistik L Mathematik für hysiker 1 L 30min 15 Analysis und Lineare Algebra L Analysis und Lineare Algebra L Mathematik für hysiker 2 L 30min 7 DGL und Fouriertransformation L Algorithmen L Funktionentheorie L Technische hysik 1 L 45min 9

3 Experimentelle Methoden der hysik L Festkörperphysik L Technische hysik 2 F 10 Technische hysik 2a L 30min Halbleiter L Techniken der Oberflächenphysik L Technische hysik 2b L 30min Biophysik L Molekülphysik und pektroskopie L olymerphysik L Ingenieurwissenschaften 1 F 11 Einführung in die Elektronik L 90min Grundlagen der Elektrotechnik L 90min Technische Mechanik L 120min Ingenieurwissenschaften 2 F 9 Elektrotechnik 0000 Halbleiterbauelemente 1 Elektrische Messtechnik L L 90min Maschinenbau 0000 Mikrotechnik trömungsmechanik L 90min L 90min Grundlagen der BWL L 60min Fortgeschrittenenpraktikum F 8 Fortgeschrittenenpraktikum L 30min Berufsbezogenes raktikum MO 15 Berufsbezogenes raktikum L Naturwissenschaftlich-technisches Wahlmodul F 5 roseminar Energiephysik L Lehrveranstaltung 1 aus L L Lehrveranstaltung 2 aus L L chlüsselqualifikationen MO 6 hysik in der Industrie L eminar (Englisch) L Fremdsprache MO

4 Bachelor-Arbeit F 15 Bachelorarbeit BA Abschlusskolloquium L

5 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 1 Modulnummer: 1518 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse orraussetzungen für die Teilnahme eite 5 von 104

6 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 1 Mechanik und Thermodynamik Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 722 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Medienformen W nach Fachsemester Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 6 Workload (h): 180 Anteil elbststudium (h): 124 W: 5.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen orkenntnisse Inhalt 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die Lehrveranstaltung vermittelt das experimentalphysikalische Grundwissen auf den Gebieten der Mechanik, der tatistik und der Wärmelehre. Die tudierenden sind dadurch in der Lage, die erweiterten Zusammenhänge dieser Bereiche der klassischen hysik zu verstehen und sowohl in anderen experimentalphysikalischen orlesungen als auch im physikalischen Teil des Grundpraktikums anzuwenden. Hochschulzugangsberechtigung (ehr gute Kenntnisse in Mathematik und hysik) Kinematik und Dynamik der unktmasse; Kräfte; Arbeit, Energie; unktmassesysteme, Impulserhaltung; Rotation, Drehimpulserhaltung; tarrer Körper; Deformierbare Medien; Mechanische chwingungen; Relativistische Mechanik; Temperatur und Wärme; Kinetische Gastheorie; Gasgesetze; Hauptsätze der Thermodynamik; Wärmetransport und Diffusion; Aggregatzustände, hasen, Lösungen; Tiefe Temperaturen. Experimentalvorlesungen, Folien, Beamer, ideos, imulationen; Wöchentliche Übungsserien Literatur H. ogel: Gerthsen hysik, pringer-erlag Berlin; W. Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, pringer- erlag Berlin Heidelberg New York Bergmann chäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 1 Mechanik und Wärme, Walter de Gruyter, Berlin, New York troppe, H.: hysik für tudenten der Natur- und Technikwissenschaften, Fachbuchverlag Leipzig flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2422 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Biotechnische Chemie 2013 Bachelor Mathematik 2009 Bachelor Mathematik 2013 Bachelor Technische hysik 2008 eite 6 von 104

7 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 eite 7 von 104

8 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 1 chwingungen, Wellen und Felder Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 723 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Medienformen W nach Fachsemester Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 5 Workload (h): 150 Anteil elbststudium (h): 105 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen orkenntnisse Mechanik und Thermodynamik Inhalt 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die Lehrveranstaltung vermittelt das experimentalphysikalische Grundwissen auf den Gebieten der mechanischen chwingungen sowie Wellen und Felder. Die tudierenden sind dadurch in der Lage, die erweiterten Zusammenhänge dieser Bereiche der klassischen hysik zu verstehen und sowohl in anderen experimentalphysikalischen orlesungen als auch im physikalischen Teil des Grundpraktikums anzuwenden. trömungen; Felder; chwingungen, chwingungsarten und chwingungsphänomene; Wellen, Wellenarten, Eigenschaften von Wellen Experimentalvorlesungen, Folien, Beamer, ideos, imulationen; Wöchentliche Übungsserien Literatur flichtkennz.: flichtfach H. ogel: Gerthsen hysik, pringer-erlag Berlin; W. Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, pringer- erlag Berlin Heidelberg New York; Bergmann chäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 1 Mechanik und Wärme, Walter de Gruyter, Berlin, New York; troppe, H.: hysik für tudenten der Natur- und Technikwissenschaften, Fachbuchverlag Leipzig. Art der Notengebung: unbenotet 2422 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Biotechnische Chemie 2013 Bachelor Mathematik 2009 Bachelor Mathematik 2013 Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 eite 8 von 104

9 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 eite 9 von 104

10 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 2 Modulnummer: 1519 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die tudierenden erhalten einen Einblick in die Grundlagen der Elektro- und Magnetostatik und der Elektrodynamik. Die Kombination aus orlesung und Übung versetzt sie in die Lage, eigenständig robleme zu lösen. orraussetzungen für die Teilnahme Experimentalphysik 1 und 2 eite 10 von 104

11 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 2 Elektrizitätslehre und Optik Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 724 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Kröger Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 6 Workload (h): 180 Anteil elbststudium (h): 135 W: 5.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden erhalten einen Einblick in die Grundlagen des Elektromagnetismus. Die Kombination aus orlesung und Übung versetzt sie in die Lage, eigenständig robleme zu lösen. Idealerweise entwickeln die tudierenden eine Intuition für die physikalischen orgänge. orkenntnisse Experimentalphysik I Inhalt Die orlesung behandelt die Elektro- und Magnetostatik. Das Coulombsche Kraftgesetz und das Gaußsche Gesetz der Elektrostatik sind zentrale Ergebnisse. Magnetfelder bewegter Ladungen werden durch das Ampèresche und Biot-avart- Gesetz beschrieben. Ein herausragendes Ergebnis stellt die Erscheinung der elektromagnetischen Induktion und das sie beschreibende Faradaysche Gesetz dar. Eine Zusammenfassung der Gesetze führt zur Formulierung der Maxwellschen Gleichungen. Es schließt sich die Wellenoptik an. Das Huygensche und Fermatsche rinzip für die Lichtausbreitung stehen am Anfang dieses Kapitels. Es werden dann Interferenzerscheinungen und das Auflösungsvermögen optischer Instrumente behandelt. Zeitliche und räumliche Kohärenz werden diskutiert. Doppelbrechung, hasenverschiebungsplättchen, Laser und Holographie bilden den Abschluss der orlesung. Medienformen Tafel, Computer-räsentation Literatur Berkeley hysik-kurs Band 2, Elektrizität und Magnetismus (ieweg, 1989) Berkeley hysik-kurs Band 3, chwingungen und Wellen (ieweg, 1989) A. Recknagel: Elektrizität und Magnetismus (EB, 1986) und chwingungen und Wellen (EB, 1988) und Optik (EB, 1988) R. Feynman: Mainly electromagnetism and matter (olume 2, Addison-Wesley, 1964) E. Hecht: Optics (Addison-Wesley, 2002) chein benotet, Klausur 90 Minuten verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2422 eite 11 von 104

12 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H eite 12 von 104

13 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Experimentalphysik 2 Atome, Kerne, Teilchen Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 7395 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Kröger Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 5 Workload (h): 150 Anteil elbststudium (h): 105 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden erhalten einen Einblick in die Grundlagen der peziellen Relativitätstheorie und Quantenmechanik. Die Kombination aus orlesung und Übung versetzt sie in die Lage, eigenständig robleme zu lösen. Idealerweise entwickeln die tudierenden eine Intuition für die physikalischen orgänge im Nanokosmos. orkenntnisse Experimentalphysik I und II Inhalt Die orlesung schärft die Begriffsbildung von Raum, Zeit und Messung. In einer kurzen Einführung in die pezielle Relativitätstheorie wird die aus der Newton-Mechanik bekannte Galilei-Transformation durch die Lorentz-Einstein- Transformation für Inertialsysteme erweitert, die sich relativ zueinander mit großen Geschwindigkeiten bewegen. Aus diesen Transformationen werden die Längenkontraktion, die Zeitdilatation und die Äquivalenz von Masse und Energie abgeleitet. Der Hauptteil der orlesung beschäftigt sich mit der hysik kleinster Teilchen. Nach der Diskussion des Welle-Teilchen- Dualismus wird die klassische Atom-hysik behandelt, die schließlich in die quantenmechanische Beschreibung der Atome, Moleküle und Kerne mündet. Wichtige Ergebnisse werden das Bohrsche Atommodell, die chrödinger-gleichung und die Heisenbergschen Unschärferelationen sein. Radioaktivität und Elementarteilchen bilden den Abschluss der orlesung. Medienformen Tafel, Computer-räsentation Literatur Berkeley hysik-kurs Band 4: Quantenphysik (ieweg 1989) R. Feynman: Quantenmechanik (Band 3, Addison-Wesley 1964) D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fundamentals of hysics (Wiley 2001). A. Tipler, G. Mosca: hysik (pringer 2009) D. Meschede: Gerthsen hysik (pringer 2010) W. Demtröder: Experimentalphysik 1, 3 (pringer 2010) A.. French: Die spezielle Relativitätstheorie (ieweg 1986) L. C. Epstein: Relativity visualized (Insight ress 1985); N. D. Mermin: It's about time (rinceton University ress 2005) mündliche rüfungsleistung, 30 Minuten flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2424 eite 13 von 104

14 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H eite 14 von 104

15 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Grundpraktikum 1 Modulnummer: 1803 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Ziel des raktikums ist die ertiefung bzw. Erweiterung theoretischer Kenntnisse am Beispiel konkreter physikalischer, chemischer und elektrotechnischer Messaufgaben. Die tudierenden erlernen den Einsatz geeigneter Messgeräte und - methoden, das zweckmäßige rotokollieren der gefundenen Messwerte sowie die nachfolgende Auswertung des Experimentes mit kritischer Beurteilung der erhaltenen Resultate. Gleichzeitig erlernen die raktikanten grundsätzliche erhaltensnormen in Laboratorien, insbesondere die Einhaltung der geltenden Gesundheits-, Arbeits- und Brandschutzbestimmungen. Alle raktikumsversuche werden in Gruppen durchgeführt und fördern somit die Fähigkeit der tudierenden, in Teams zu arbeiten. Inhalt: Teil hysik: 24 ersuche aus den physikalische Teilgebieten Mechanik, Thermodynamik, Elektrizitätslehre, Optik sowie Atom-/Kernphysik Medien: Teil hysik: chenk, W., Kremer, F.: hysikalisches raktikum, 13. Auflage, ieweg+teubner erlag pringer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Eichler, H. J., Kronfeldt, H.-D., ahm, J.: Das Neue hysikalische Grundpraktikum, 2 Auflage, pringer Berlin Heidelberg New York 2006 Walcher, W.: raktikum der hysik, 8. Auflage B. G. Teubner tuttgart Leipzig Wiesbaden 2004 Allgemeine Lehrbücher zur Experimentalphysik (Gerthsen, Bergmann-chäfer, Walcher etc.) Literatur: Teil hysik: räsenzstudium mit elbststudienunterstützung durch im Internet angebotene ersuchsanleitungen ( orraussetzungen für die Teilnahme 1. Fachsemester: Allgemeine Hochschulreife 2. Fachsemester: Experimentalphysik 1 eite 15 von 104

16 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Grundpraktikum 1 Grundpraktikum 1 Fachabschluss: rüfungsleistung prache: Deutsch Fachnummer: 721 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Turnus:ganzjährig Leistungspunkte: 8 Workload (h): 240 Anteil elbststudium (h): 172 W: 6.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Das Ziel des interdisziplinären Grundpraktikums G1 besteht in der Erweiterung und ertiefung theoretischer Erkenntnisse, dem Erwerb praktischer Fähigkeiten und grundlegender Fertigkeiten beim Messen und Analysieren physikalischer, elektrotechnischer Größen und chemischer rozesse sowie beim Umgang mit Meßinstrumenten, physikalischen, elektrotechnischen und chemischen Geräten und Apparaten auf den Gebieten Mechanik, Thermodynamik, Elektrotechnik und Chemie. Die Messungen vermitteln dem tudenten quantitative Größenvorstellungen über die Meßgrößen, Meßfehler und deren Abschätzung (Fehlerbetrachtungen, Fehlerrechnung). Darüber hinaus werden Aspekte des Arbeitsschutzes sowie der Umgang mit chemischen und z.t. gefährlichen ubstanzen geübt. orkenntnisse Experimentalphysik Inhalt hysikalische Grundpraktikum: Es umfaßt insgesamt 40 ersuche aus allen Hauptgebieten der hysik: Messen und Meßfehler, Mechanik, Wärmelehre, Elektrizität und Magnetismus, Optik, Atomphysik, Kernphysik; Die tudierenden wählen pro emester 6 ersuche aus den 40 hysikpraktikumsversuchen aus. Für das Teilpraktikum der Elektrotechnik sind insgesamt 7 ersuche in 3 emestern durchzuführen. Für das Teilpraktikum der Chemie sind insgesamt 9 ersuche in 4 emestern durchzuführen. Medienformen Die jeweiligen raktikumsanleitungen können elektronisch von den Homepages der Fachgebiete heruntergeladen werden: hysik: Institutes für hysik => Dokumente und Lehrmaterialien Chemie: Institut für hysik => Fachgebiet Chemie Elektrotechnik: Literatur raktikumsanleitungen (mit spezieller Literatur für den betreffenden ersuch). Im Allgemeinen: hysik: Geschke D., hysikalisches raktikum (mit multimedialen Ergänzungen), Teubner tuttgart, Leipzig, Wiesbaden; Hering, E., R. Martin, M. tohrer: hysik für Ingenieure, pringer-erlag, DI; Gerthsen, Kneser,ogel: hysik, pringer-erlag Berlin. Chemie: E. Riedel: Allgemeine und Anorganische Chemie, Walter de Gruyter erlag 1999, 7. Auflage oder Neuer;. W. Atkins, "hysikalische Chemie", 3., korr. Auflage; Wiley-CH, 2002 flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: Gestufte Noten 2422 eite 16 von 104

17 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2013 eite 17 von 104

18 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Grundpraktikum 2 Modulnummer: 1804 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Ziel des raktikums ist die ertiefung bzw. Erweiterung theoretischer Kenntnisse am Beispiel konkreter physikalischer, chemischer und elektrotechnischer Messaufgaben. Die tudierenden erlernen den Einsatz geeigneter Messgeräte und - methoden, das zweckmäßige rotokollieren der gefundenen Messwerte sowie die nachfolgende Auswertung des Experimentes mit kritischer Beurteilung der erhaltenen Resultate. Gleichzeitig erlernen die raktikanten grundsätzliche erhaltensnormen in Laboratorien, insbesondere die Einhaltung der geltenden Gesundheits-, Arbeits- und Brandschutzbestimmungen. Alle raktikumsversuche werden in Gruppen durchgeführt und fördern somit die Fähigkeit der tudierenden, in Teams zu arbeiten. Inhalt: Teil hysik: 12 ersuche aus den physikalische Teilgebieten Elektrizitätslehre, Optik sowie Atom-/Kernphysik orraussetzungen für die Teilnahme Teil hysik: 3. Fachsemester: Experimentalphysik Fachsemester: Experimentalphysik eite 18 von 104

19 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Grundpraktikum 2 Grundpraktikum 2 Fachabschluss: rüfungsleistung prache: Deutsch Fachnummer: 1537 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Gobsch Turnus:ganzjährig Leistungspunkte: 8 Workload (h): 240 Anteil elbststudium (h): 172 W: 6.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Ziel des raktikums ist die ertiefung bzw. Erweiterung theoretischer Kenntnisse am Beispiel konkreter physikalischer, chemischer und elektrotechnischer Messaufgaben. Die tudierenden erlernen den Einsatz geeigneter Messgeräte und - methoden, das zweckmäßige rotokollieren der gefundenen Messwerte sowie die nachfolgende Auswertung des Experimentes mit kritischer Beurteilung der erhaltenen Resultate. Gleichzeitig erlernen die raktikanten grundsätzliche erhaltensnormen in Laboratorien, insbesondere die Einhaltung der geltenden Gesundheits-, Arbeits- und Brandschutzbestimmungen. Alle raktikumsversuche werden in Gruppen durchgeführt und fördern somit die Fähigkeit der tudierenden, in Teams zu arbeiten. orkenntnisse Teil hysik: 3. Fachsemester: Experimentalphysik Fachsemester: Experimentalphysik Inhalt Teil hysik: 12 ersuche aus den physikalische Teilgebieten Elektrizitätslehre, Optik sowie Atom-/Kernphysik Medienformen Teil hysik: räsenzstudium mit elbststudienunterstützung durch im Internet angebotene ersuchsanleitungen ( Literatur Teil hysik: chenk, W., Kremer, F.: hysikalisches raktikum, 13. Auflage, ieweg+teubner erlag pringer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Eichler, H. J., Kronfeldt, H.-D., ahm, J.: Das Neue hysikalische Grundpraktikum, 2 Auflage, pringer Berlin Heidelberg New York 2006 Walcher, W.: raktikum der hysik, 8. Auflage B. G. Teubner tuttgart Leipzig Wiesbaden 2004 Allgemeine Lehrbücher zur Experimentalphysik (Gerthsen, Bergmann-chäfer, Walcher etc.) flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: Gestufte Noten 2422 eite 19 von 104

20 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H eite 20 von 104

21 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Chemie für hysiker Modulnummer: 1520 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Dr. h.c. rof. h.c. eter charff Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die tudierenden sind fähig chemisches toffwissen mit grundlegenden Beziehungen und Gesetzmäßigkeiten der Natur zu verknüpfen. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls kann der tudierende: einfache anorganische und organische toffe systematisch den toffklassen zuordnen, die Modelle der chemischen Bindung anwenden und die Zusammenhänge zwischen truktur und Eigenschaften der Elementverbindungen der Haupt- und Nebengruppen erkennen orraussetzungen für die Teilnahme keine Modulprüfung 45 min eite 21 von 104

22 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Chemie für hysiker Allgemeine und Anorganische Chemie Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: min rüfungsnummer: Turnus:Wintersemester Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Dr. h.c. rof. h.c. eter charff Leistungspunkte: 5 Workload (h): 150 Anteil elbststudium (h): 105 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die Lehrveranstaltung gibt eine Einführung in die Grundlagen der Chemie in den Teilgebieten der allgemeinen und anorganischen Chemie. Die tudierenden sind fähig aufgrund der erworbenen Kenntnisse der allgemeinen und anorganischen Chemie Reaktionen und Reaktivität der Elemente und erbindungen zu bewerten. Die tudierenden sind in der Lage chemisches toffwissen mit grundlegenden Beziehungen und Gesetzmäßigkeiten der allgemeinen Chemie zu verknüpfen orkenntnisse Hochschulzugangsberechtigung Inhalt Atombau, eriodensystem, Elemente, chemische Bindung, chemische Reaktionen, chemische Energetik und Kinetik, chemisches Gleichgewicht, äure-basen-reaktionen, Redox-Reaktionen, elektrochemische rozesse, Komplexbildung, Anwendung des chemischen Gleichgewichts Medienformen Experimentalvorlesungen: Folien, Beamer, ideos, imulationen; Übungsserien: Folien aus der orlesung. Zusammenfassungen und Musterlösungen können durch die tudierenden elektronisch von der Homepage des Institutes für Chemie und Biotechnik abgerufen werden Literatur E. Riedel: Allgemeine und Anorganische Chemie; A. F. Hollemann, E. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Gruyter-erlag, Berlin flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet für tudierende der Technischen hysik Klausur 90 min als orleistung zur Modulprüfung verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Biotechnische Chemie 2013 Bachelor Technische Kybernetik und ystemtheorie 2010 Bachelor Technische hysik eite 22 von 104

23 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2013 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung CH LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung CH LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H eite 23 von 104

24 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Chemie für hysiker Organische Chemie Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 836 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Dr. rer. nat. habil. Uwe Ritter Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 2 Workload (h): 60 Anteil elbststudium (h): 38 W: 2.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden sind fähig aufgrund der erworbenen Kenntnisse der organischen Chemie Reaktionen und die Reaktivität von erbindungen und Reaktionstypen zu bewerten. Die tudierenden sind in der Lage chemisches toffwissen der organischen Chemie mit grundlegenden Beziehungen und Gesetzmäßigkeiten der Chemie zu verknüpfen. Die tudierenden sind in der Lage einfache Operationen der organischen Chemie zu planen und im raktikum exemplarisch organische Reaktionen zu entwerfen und durchzuführen. orkenntnisse Hochschulzugangsberechtigung Inhalt Die Lehrveranstaltung gibt eine Einführung in die Grundlagen der Chemie im Teilgebiet der organischen Chemie. Es werden wichtige organische toffgruppen, Alkane und Cycloalkane, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, einfache sauerstoffhaltige organische erbindungen, erbindungen mit funktionellen Gruppen behandelt. Es erfolgt eine Einführung in die pektroskopie organischer erbindungen, Molekülbau, Organische Reaktionen und Reaktionstypen, spezielle organische Chemie, technische organische Chemie. Medienformen Experimentalvorlesungen: Folien, Beamer, ideos, imulationen; Übungsserien: Folien aus der orlesung. Zusammenfassungen und Musterlösungen können durch die tudierenden elektronisch von der Homepage des Institutes für Chemie abgerufen werden Literatur Allgemeine Lehrbücher der organischen Chemie; H.R. Christen, F. ögtle: Organische Chemie Band 1 und 2, erlag auerländer Frankfurt K.. C. ollhard, Organische Chemie, Wiley-CH keine verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Biotechnische Chemie 2013 Bachelor Technische hysik 2008 flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2425 eite 24 von 104

25 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2013 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung CH LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung CH LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H eite 25 von 104

26 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Chemie für hysiker hysikalische Chemie Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 443 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Michael Köhler Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 2 Workload (h): 60 Anteil elbststudium (h): 38 W: 2.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F In der orlesung werden die Grundlagen der hysikalischen Chemie als chnittstelle zwischen hysik und Chemie vermittelt. Im eminar werden spezifische physikochemische Fragestellung (z.b. Enthalpie, Entropie u.a.) mathematisch abgehandelt. Die tudenten sind fähig, physikochemische hänomene zu verstehen und das vermittelte Wissen zu nutzen, physikochemische Größen mathematisch zu bestimmen. orkenntnisse Hochschulzugangsberechtigung Inhalt Die orlesung vermittelt Grundlagen der hysikalischen Chemie. Ausgehend von Atombau und Bindung wird traditionsgemäß zunächst in die chemische Thermodynamik für gleichgewichtsnahe rozesse eingeführt, wobei u.a. Begriffe wie Innere Energie, Reaktionsenthalpie und chemisches otential sowie die Bestimmung von Bildungsenthalpien behandelt werden. hasenübergänge und -diagramme werden für binäre ysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften diskutiert. Die orlesung behandelt die Grundlagen der Gastheorie, der chemischen Kinetik sowie von thermisch, photo- und elektrochemisch aktivierten rozesse. Dabei werden auch molekulare Anregungszustände und die Grundlagen der molekularen pektroskopie besprochen. Mit der Diskussion des Zeitpfeils in chemischen rozessen, von Autokatalyse, Bistabilität, chemischen Oszillationen und trukturbildung werden gleichgewichtsferne chemische rozesse behandelt und ihre Konsequenzen für die unbelebte und die lebende Natur erklärt. Medienformen Experimentalvorlesungen: Folien, Beamer, ideos, imulationen; Übungsserien: Folien aus der orlesung. Zusammenfassungen und Musterlösungen können durch die tudierenden elektronisch von der Homepage des Institutes für hysik/fachbereich Chemie abgeruf Literatur. W. Atkins, J. A. Beran; "Chemie - Einfach alles", 1. Ausgabe, Wiley-CH, IBN: ;. W. Atkins, "hysikalische Chemie", 3., korr. Auflage; Wiley-CH, IBN: flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2429 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Biotechnische Chemie 2013 eite 26 von 104

27 Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2009 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2011 Bachelor Werkstoffwissenschaft 2013 LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung CH LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung CH Master Maschinenbau 2009 Master Maschinenbau 2011 Master Maschinenbau 2014 eite 27 von 104

28 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 1 Modulnummer: 9025 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die tudierenden erwerben die in den Fachdarstellungen beschriebenen Fähigkeiten zur theoretischen Beschreibung und zur angemessenen Darstellung der grundlegenden experimentellen Erkenntnisse der Mechanik. ie sehen die vielfältigen Bezüge zu dem Modul "Experimentalphysik E1". Die sogenannte Analytische Mechanik ist die Mutter der gesamten Theoretischen hysik. Anders als beispielsweise in der Quantenmechanik steht nicht das erständnis mechanischer orgänge im ordergrund, sondern die Kompetenz, mechanische orgänge angemessen und effiktiv zu beschreiben. Die tudierenden erwerben die Fähigkeit hierfür numerische Methoden einzusetzen. ie üben den Umgang mit physikalischen Begriffen und erweitern die Kompetenz zum inner- und außeruniversitären Dialog mit den Laien interessierenden Fragen. orraussetzungen für die Teilnahme Hochschulzugangsberechtigung, Teilnahme an den Lehrveranstaltungen rogrammieren und Mechanik Modulprüfung mündlich, 45 Minuten eite 28 von 104

29 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 1 rogrammieren Fachabschluss: tudienleistung schriftlich prache: Deutsch Fachnummer: 9051 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 3 Workload (h): 90 Anteil elbststudium (h): 68 W: 2.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden sind in der Lage, selbstständig rogramme zur Umsetzung einfacher mathematischer Fragestellungen zu erstellen. Hierzu benutzen sie die prachen MATLAB oder C und C++. ie entwerfen geeignete isualisierungen. ie analysieren auch komplexe achverhalte und entwerfen Konzepte zur Bearbeitung durch Computerprogramme. ie können in Kleingruppen zusammenarbeiten und komplexere Aufgaben gemeinsam im Team umsetzen. orkenntnisse Abiturwissen Mathematik Inhalt rinzipien der rogrammierung: rogrammierung in C++ und isualisierung häufig wiederkehrender Motive (ortieren, Finden,...) und einfacher physikalischer orgänge (z. B. tossende Teilchen); Numerische Methoden und Anwendungen in der hysik: rogrammierung und isualisierung einfacher dynamischer ysteme (endel, Wurfparabel,...) Medienformen Computerübungen, vorwiegend Tafel, auch Beamerpräsentationen und Handouts Literatur D. Hanselmann, B. Littlefield: Mastering MATLAB 6 (rentice Hall); K. igmon: MATLAB rime (im Internet find- und verfügbar) benotete tudienleistung verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Master Regenerative Energietechnik 2013 flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: Testat / Gestufte Noten 2421 eite 29 von 104

30 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mechanik Theoretische hysik 1 Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 7397 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 4 Workload (h): 120 Anteil elbststudium (h): 98 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden werden befähigt, grundlegende mathematische Methoden der hysik und theoretische Methoden der Mechanik auf konkrete roblemstellungen anzuwenden. Diese können analytisch und numerisch behandelt werden. orkenntnisse Grundkenntnisse der Analysis und Linearen Algebra; Kenntnisse der Mechanik wie sie in der orlesung "Mechanik und Thermodynamik" vermittelt werden, sind erwünscht. Inhalt orlesungsinhalte: Mechanik von Ein- und ielteilchensystemen in Newtonscher Formulierung; Lagrangesche Formulierung der Mechanik; Zweikörper-Zentralkraft-roblem; Hamiltonsche Formulierung der Mechanik; Hamilton-Jacobi-Theorie Medienformen vorwiegend Tafel, auch Beamer-räsentation und Handouts Literatur Lehrbücher der analytischen Mechanik (große Auswahl geeigneter Bücher existiert auf deutsch und englisch; z.b. Reiner M. Dreizler, Cora. Lüdde, Walter Greiner) flichtkennz.: flichtfach Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung Theoretische hysik I verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Mathematik 2009 Bachelor Mathematik 2013 Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Art der Notengebung: unbenotet LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Elektrotechnik 2008 ertiefung H LA BA Berufl. chulen LA Berufliche chulen - Erstfach Metalltechnik 2008 ertiefung H 2421 eite 30 von 104

31 eite 31 von 104

32 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 2 Modulnummer: 9026 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die tudierenden kennen die Quantenmechanik als Grundlage des moderne Weltbildes der hysik. Beide Fächer sind als thematische Einheit zu sehen. orraussetzungen für die Teilnahme Hochschulzugangsberechtigung, Teilnahme an den Lehrveranstaltungen Quantenmechanik I und II mündliche rüfung, 45 Minuten eite 32 von 104

33 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 2 Quantenmechanik 1 Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 1515 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 4 Workload (h): 120 Anteil elbststudium (h): 75 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden werden befähigt, grundlegende mathematische Methoden der hysik auf konkrete roblemstellungen anzuwenden. Die tudierenden verstehen die Quantenmechanik als Basis des modernen physikalischen Weltbildes. orkenntnisse Mathematische orlesungen und physikalische Kenntnisse aus dem gemeinsamen ingenieurswissenschaftlichen Grundstudium, Elektrodynamik Inhalt Quantelung, Wellenaspekte der Materie, Mathematische Grundlagen, chrödinger-gleichung, otentialtöpfe und -barriere, harmonischer Oszillator, Korrespondenzprinzip, Wasserstoffatom, Drehimpuls, Kugelflächenfunktionen, Hilbert-Raum, hilosophische Aspekte Medienformen vorwiegend Tafel, auch Beamer-räsentationen und Handouts Literatur Lehrbücher der Quantenmechanik (große Auswahl geeigneter Bücher existiert, dt. und englisch: z.b. M. chwabl, W. Greiner) flichtkennz.: flichtfach Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung Theoretische hysik II. verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Mathematik 2009 Bachelor Mathematik 2013 Bachelor Optronik 2008 Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Art der Notengebung: unbenotet 2426 eite 33 von 104

34 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 ertiefung AM Master Regenerative Energietechnik 2011 eite 34 von 104

35 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 2 Quantenmechanik 2 Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 432 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. Martina Hentschel Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 4 Workload (h): 120 Anteil elbststudium (h): 98 W: 3.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden gewinnen einen Überblick über die Möglichkeiten der fortgeschrittenen Quantenmechanik. ie können den orlesungsstoff auf verwandte roblemstellungen verallgemeinern und sind in der Lage, die zugrundeliegenden physikalischen rinzipien zu erkennen. orkenntnisse Quantenmechanik 1 Inhalt ielteilchen-chrödinger-gleichung; Ankopplung an elektromagnetische Felder; ysteme ununterscheidbarer Teilchen; törungsrechnung und Näherungsverfahren; treutheorie; Quanteninformation; Ausblick relativistische Quantenmechanik Medienformen vorwiegend Tafel, auch Beamer-räsentationen und Handouts Literatur Es existiert eine große Anzahl an deutschen und englischsprachigen Lehrbüchern, z. B. W. Nolting: Grundkurs Theoretische hysik /1 und 5/2 (pringer); W. Greiner: Theoretische hysik, Quantenmechanik (Harry Deutsch); F. chwabl: Quantenmechanik für Fortgeschrittene (pringr); U. cherz: Quantenmechanik (Teubner); J. J. akurei: Modern Quantum Mechanics (Addison Wesley); A. Messiah: Quantenmechanik Bd. 1 und 2 (de Gruyter) flichtkennz.: flichtfach Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung Theoretische hysik II. verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 ertiefung AM Art der Notengebung: unbenotet 2426 eite 35 von 104

36 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 3 Modulnummer: 9027 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Aufbauend auf den Kenntnissen und Kompetenzen des Moduls Theoretische hysik 1 und des Faches Quantenmechanik 1 erwerben die tudierenden die Fähigkeit, für eigentlich alle Fragestellung der hysik sinnvolle Lösungsstrategien zu enwickeln. Beiden Fächern des Moduls ist gemeinsam, dass neue ichtweisen und vertieftes erständnis von Alltagserklärungen und chulwissen erworben werden. orraussetzungen für die Teilnahme Hochschulzugangsberechtigung; Teilnahme an den Lehrveranstaltungen Elektrodynamik sowie Thermodynamik und tatistik mündliche rüfung, 45 Minuten eite 36 von 104

37 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 3 Elektrodynamik Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 6015 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 4 Workload (h): 120 Anteil elbststudium (h): 86 W: 3.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden können elektrodynamische hänomene von der Elektrostatik bis zur Lichtausbreitung analytisch beschreiben und numerische imulationstools verstehen. ie verstehen die methodische Nähe vor allem zur Quantenmechanik und analytischen Mechanik. orkenntnisse Erwünscht sind Grundkenntnisse der Elektrodynamik wie sie in der orlesung "Elektrizitätslehre und Optik" gelehrt werden sowie vertiete mathematische Kompetenzen, wie sie in der orlesung Quantenmechanik 1 vermittelt und im Fach DGL und Fouriertransformation werden. Inhalt Elektrostatik: Coulomb-otential, Dipolfelder und Multipolentwicklung, Green sche Funktionen, tetigkeitsbedingungen, Flächenladungen, Maxwell-Gleichung in Gesamtsicht; Magnetstatik: Biot-avart-Gesetz Elektrodynamik: Welle Gleichung, trahlen- und Wellenoptik, Nahfeldoptik, lasmonen; Ausblick: Eichfreiheit, relativistisch kovariate Formulierung, Ankopplung an Quantensysteme Medienformen vorwiegend Tafel, auch Beamer-räsentationen und Hand-outs Literatur Jackson; Dreizler; Nolting Eignungsfeststellung Masterstudium verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Mathematik 2009 Bachelor Mathematik 2013 Bachelor Optronik 2008 Bachelor Technische hysik 2008 flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 2426 eite 37 von 104

38 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 ertiefung AM eite 38 von 104

39 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Theoretische hysik 3 Thermodynamik und tatistik Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: deutsch Fachnummer: 9052 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Erich Runge Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 4 Workload (h): 120 Anteil elbststudium (h): 75 W: 4.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen orkenntnisse 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Kenntnisse des Inhalts der Module T1, T2, E1 und E2 sind erwünscht. Inhalt Medienformen vorwiegend Tafel, auch Beamer-räsentationen und Handouts Die tudierenden verstehen, dass die statistische Betrachtungsweise von ystemen mit vielen Freiheitsgraden zu experimentell verifizierbaren Ergebnissen führt. ie kennen die tatistische hysik als mikroskopische Grundlage der Thermodynamik. ie haben ein gutes erständnis des Ensemblebegriffes und von Erwartungswertbildung. tatistische Begründung der thermodynamischen Konzepte und der thermodynamischen otentiale; tatistische Gesamtheiten; Lagrange arameter; Kanonische erteilung; Besetzungsfunktionen; ideale Gase; Quantengase; wechselwirkende ysteme; Mean-field-Theorie; Kritische Exponenten; Einführung in den Magnetismus Literatur Lehrbücher der statistischen hysik (große Auswahl geeigneter Bücher existiert, deutsch und englisch, z. B.: Brenig, Greiner, Ma, Reichl, chwabl) flichtkennz.: flichtfach Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung Theoretische hysik 3. verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 ertiefung AM Art der Notengebung: unbenotet 2426 eite 39 von 104

40 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mathematik für hysiker 1 Modulnummer: 1523 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Armin Hoffmann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Im ordergrund stehen die Beherrschung von Fertigkeiten und Methoden der höheren Mathematik, die abstrakte mathematische Denkweise, die Umsetzung einfacher physikalischer Modelle in behandelbare mathematische Modelle sowie die Anwendung der Mathematik auf konkrete physikalische roblemstellungen (vgl. auch die Fachbeschreibungen der einzelnen Fächer). orraussetzungen für die Teilnahme Abitur mündliche rüfung eite 40 von 104

41 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mathematik für hysiker 1 Analysis und Lineare Algebra 1 Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 1039 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Armin Hoffmann Turnus:Wintersemester Leistungspunkte: 8 Workload (h): 240 Anteil elbststudium (h): 161 W: 7.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Kennen und erstehen der gelehrten Berechnungsmethoden der höheren Mathematik und Anwendung dieser Methoden bei konkreten physikalischen und technischen roblemen, Anwendung abstrakter mathematischer Modelle bei konkreten roblemen der angewandten Mathematik und hysik, Ansätze der abstrakten mathematischen Denkweise sind vorhanden. orkenntnisse Abitur Inhalt Grundlagen der Mathematik: Logik, Mengen, (Komplexe) Zahlen, Abbildungen. Lineare Algebra: Körper, elementare ektorrechnung, Lineare Räume, Lineare Abbildungen u. lineare Funktionale, Matrizen, Determinanten, Lösung von linearen Gleichungssystemen, Koordinatentransformation, Multilineare Abbildungen, Tensoren. Analysis: Euklidische, metrische und normierte Räume, Konvergenzbegriff, Folgen, Reihen, Funktionen, Differentialrechnung (für Funktionen mit einer oder mehreren eränderlichen, Erweiterung auf allgemeine Räume), Gradient, Taylorentwicklung, Implizite Funktionen, Fehlerrechnung, L'Hospitalsche Regel, Optimierungsaufgaben. Medienformen Tafel, Folien, Graphiken. Literatur K. Meyberg,. achenauer: Höhere Mathematik, Band 1-2, pringer-erlag. K. Burg, H. Haf, F. Wille: Höhere Mathematik für Ingenieure, Band 1-6, Teubner-erlag. H. Fischer, H. Kaul: Mathematik für hysiker, Band 1-3, Teubner-erlag. A. Hoffmann, A., B. Marx, W. ogt: Mathematik für Ingenieure, Band 1-2, earson-erlag. H. Dallmann, K.-H. Elster: Einführung in die höhere Mathematik für Naturwissenschaftler und Ingenieure, Band 1-3, Fischer- erlag. flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 241 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 eite 41 von 104

42 Bachelor Technische hysik 2013 eite 42 von 104

43 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mathematik für hysiker 1 Analysis und Lineare Algebra 2 Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 1040 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Armin Hoffmann Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 7 Workload (h): 210 Anteil elbststudium (h): 142 W: 6.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: W nach Fachsemester Lernergebnisse / Kompetenzen 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Kennen und erstehen der gelehrten Berechnungsmethoden der höheren Mathematik und Anwendung dieser Methoden bei konkreten physikalischen und technischen roblemen, Anwendung abstrakter mathematischer Modelle bei konkreten roblemen der angewandten Mathematik und hysik, die abstrakte mathematischen Denkweise ist gefestigt, es gibt bereits Ansätze komplexe Zusammenhänge mathematisch zu erfassen und durch durch geeignete ereinfachungen zu lösbaren mathematischen Modellen zu kommen. orkenntnisse Analysis und Lineare Algebra 1 Inhalt Analysis: Extremwerte unter Nebenbedingungen, Integralrechnung, uneigentliche Integrale, Bereichsintergrale, Kurven, Kurvenintegrale, Oberflächenintegrale, Integralsätze von Gauß und tokes, Differentialoperatoren, Nablarechnung, krummlinigen Koordinaten, Zerlegungssatz von Helmholtz. Lineare Algebra: Eigenwerte, Eigenvektoren, Hauptachsentransformation, pektralzerlegung, ingulärwertzerlegung, Linear least square (QR Zerlegung). Medienformen Tafel, Folien, Graphiken. Literatur K. Meyberg,. achenauer: Höhere Mathematik, Band 1-2, pringer-erlag. K. Burg, H. Haf, F. Wille: Höhere Mathematik für Ingenieure, Band 1-6, Teubner-erlag. H. Fischer, H. Kaul: Mathematik für hysiker, Band 1-3, Teubner-erlag. A. Hoffmann, A., B. Marx, W. ogt: Mathematik für Ingenieure, Band 1-2, earson-erlag. H. Dallmann, K.-H. Elster: Einführung in die höhere Mathematik für Naturwissenschaftler und Ingenieure, Band 1-3, Fischer- erlag. flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 241 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 eite 43 von 104

44 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 eite 44 von 104

45 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mathematik für hysiker 2 Modulnummer: 9028 Modulverantwortlich: Univ.-rof. Dr. rer. nat. habil. Armin Hoffmann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Im ordergrund stehen die Beherrschung von Fertigkeiten und Methoden der höheren Mathematik, die abstrakte mathematische Denkweise, die Umsetzung einfacher physikalischer Modelle in behandelbare mathematische Modelle sowie die Anwendung der Mathematik auf konkrete physikalische roblemstellungen (vgl. auch die Fachbeschreibungen der einzelnen Fächer). orraussetzungen für die Teilnahme Mathematik für hysiker 1 mündliche rüfung eite 45 von 104

46 Bachelor Technische hysik 2013 Modul: Mathematik für hysiker 2 DGL und Fouriertransformation Fachabschluss: über Komplexprüfung prache: Deutsch Fachnummer: 7398 rüfungsnummer: Fachverantwortlich: Dr. rer. nat. Jörg Thierfelder W nach Fachsemester Turnus:ommersemester Leistungspunkte: 2 Workload (h): 60 Anteil elbststudium (h): 38 W: 2.0 Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen orkenntnisse Analysis und Lineare Algebra 1 Inhalt Medienformen Tafel, Folien, Graphiken 1.F 2.F 3.F 4.F 5.F 6.F 7.F Die tudierenden können die wichtigsten Differentialgleichungen sinnvoll klassifizieren. ie können beurteilen, ob die uche nach analytischen Lösungen sinnvoll ist. Für periodische hänomene oder hänomene mit (Wellen-)Ausbreitungscharakter steht ihnen der Formalismus der Fourierreihen und der Fouriertransformation zur erfügung. Die tudierenden gewinnen erste Erfahrungen mit numerischen Methoden. Gewöhnliche vs. partielle Differentialgleichungen, Klassifizierung, Lösungsansätze und Lösungsmethoden, lineare DGL, onderfall konstanter Koeffizienten, allgemeine und spezielle Lösungen, lineare DGL-ysteme, Beispiele aus der hysik. Fourierreihen, Fourierintegrale, Fouriertransformation, Laplacetransformation, Bezug zu DGL. Literatur K. Meyberg,. achenauer: Höhere Mathematik, Band 1-2, pringer-erlag. K. Burg, H. Haf, F. Wille : Höhere Mathematik für Ingenieure, Band 1-6, Teubner-erlag. H. Fischer, H. Kaul: Mathematik für hysiker, Band 1-3, Teubner-erlag. flichtkennz.: flichtfach Art der Notengebung: unbenotet 241 verwendet in folgenden tudiengängen Bachelor Technische hysik 2008 Bachelor Technische hysik 2011 Bachelor Technische hysik 2013 eite 46 von 104