Modulhandbuch Bachelor Physik · Vorgehensweisen und der Bedeutung von Messfehlern. Die Studierenden beherrschen Grundlagen der klassischen Mechanik, Wärmelehre und Hydrodynamik

theore

Bachelor Mathematik

ModulhandbuchBachelor Physik

Stand: 19.01.11

Modultitel: Klassische Mechanik und Wärmelehre Kürzel: EP1

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 1

Dauer:

1 Semester

Häufigkeit des Angebots:

jedes Semester

SWS / LP :

V4 Ü2 / 7

Modul-

abschluss-

prüfung:

ohne eingeschränkte Wiederholbarkeit

mündliche Prüfung (___ LP)

Klausur (___ LP)

Hausarbeit (___ LP)

mit eingeschränkter Wiederholbarkeit

Klausur (7 LP)

mündliche Prüfung ( LP)

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. K.-H. Kampert

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, empfohlen werden die Rechenmethoden als

begleitende Lehreinheit

Lernziele/Kompetenzen: Beherrschung der physikalischen Grundbegriffe und des Prinzips der Abstrahierung und Idealisierung in der Physik. Erwerb elementarer Kenntnisse zu experimentellen Vorgehensweisen und der Bedeutung von Messfehlern. Die Studierenden beherrschen Grundlagen der klassischen Mechanik, Wärmelehre und Hydrodynamik und sind in der Lage, unter Anwendung der Newtonschen Axiome und unter Ausnutzung von Symmetrien und Erhaltungssätzen eigenständig auch abstrakte physikalische Zusammenhänge abzuleiten.

Lehrveranstaltungen/Bereiche

Bereich: Experimentalphysik

Titel LV: Klassische Mechanik und Wärmelehre

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Systematische, historische und alltagsweltliche Definitions- und Anwendungszusammenhänge physikalischer Grundbegriffe

• Abstraktion und Idealisierung in der Physik• Bewegungsgleichungen, Newtonsche Axiome• Experimentelle Grundlagen: Messungenauigkeiten, statistische Begriffe• Keplersche Gesetze und Gravitationsgesetz, Bestimmung der Newtonsche Konstante• Feldbegriff, Potential• Galilei – Invarianz, Impuls – und Energieerhaltung, Streuphänomene• Kreisförmige Bewegung, Drehimpuls, Drehmoment• Bahnkurven im Gravitationspotential• Corioliskraft, Foucaultpendel• Starrer Körper, Symmetrischer, kräftefreier Kreisel• Schwingungen, Resonanzphänomene• Wärmelehre: ideale Gasgleichung, Hauptsätze, Kinetische Gastheorie• Transportphänomene: Brownsche Bewegung, Diffusion• Hydrodynamik: Bernoulli, Magnuseffekt, Hagen – Poisseuille

Lehrende: Dozenten der Experimentalphysik

Bachelor Physik

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Bachelor Physik

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Modultitel: Elektromagnetismus und Wellen Kürzel: EP2

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 2

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

V4 Ü2 / 7

Modul-abschluss-prüfung:



Klausur (7 LP)

Hausarbeit (___ LP)


Klausur (_ LP) ____ Min.

mündliche Prüfung ( __ LP) ___ Min.

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Koppmann

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen

Lernziele/Kompetenzen: Die zweite Grundvorlesung Experimentalphysik behandelt im ersten Teil die Grundlagen der Elektrostatik und Elektrodynamik sowie die elektromagnetischen Wechselwirkungen bis zu elektromagnetischen Wellen in Experimenten und in elementarer theoretischer Betrachtung. Im zweiten Teil werden die Grundzüge der Wellenlehre und der Optik als Erweiterung der Elektrizitätslehre vermittelt. Die Studierenden sind in der Lage, unter Anwendung der Maxwellschen Gleichungen und unter Ausnutzung von Symmetrien und Erhaltungssätzen eigenständig physikalische Zusammenhänge der Elektrodynamik abzuleiten.



Titel LV: Elektrizität, Wellen und Optik

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Coulomb-Gesetz, Lorentzkraft• Felder und Potentiale• Elektrische und magnetische Flüsse• Maxwell-Gleichungen• Dielektrika und Polarisationseffekte• Influenz, Ladungstrennung und Kapazität• Thermospannung, Elektrolyte, Galvanische Elemente• Zeitabhängige Felder, Induktion• Magnetfelder und Vektorpotential• Dia-, Para-, Ferromagnetismus• Schwingungen mit 1 – N Freiheitsgraden• Wellengleichungen und Dispersionsgleichungen• Erzwungene Schwingungen, Dämpfung und Resonanz• Wellenwiderstände• Ausbreitung und Natur des Lichts: Wellen,Strahlen,Reflexion,Brechung,Fermatsches Prinz.• Huygen’sches Prinzip, Dispersion, Polarisation• Geometrische Optik: Spiegel, Linsen, Abbildungsfehler, optische Instrumente, Holographie


Bachelor Physik

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Modultitel: Atom- und Quantenphysik Kürzel: EP3

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 3/4

Dauer:

1 Semester


jedes Wintersemester

SWS / LP:

V4 Ü1 / 7



Integrierte Prüfung (7 LP)

Klausur ( LP)

Hausarbeit ( LP)


Klausur (__ LP) ____ Min.

mündliche Prüfung (___ LP) ____ Min.

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Frahm

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, empfohlen ist die erfolgreiche Teilnahme an den Modulen EP1 und EP2

Lernziele/Kompetenzen: Grundverständnis der atomistischen Struktur von Materie, Elektrizität und elektromagnetischer Strahlung. Einführung in quantenmechanische Modelle und Beschreibungsweisen; Vermittlung historischer Bezüge und erkenntnistheoretischer Entwicklungen. Die Studierenden sind in der Lage grundlegende Phänomene der Atom- und Quantenphysik zu erkennen und zu beschreiben und unter Ausnutzung von Symmetrien und Erhaltungssätzen eigenständig einfache Probleme zu lösen.



Titel LV: Atom- und Quantenphysik

SWS: V4 Ü1

Lehrinhalte: • Entwicklung der Atomvorstellung: Atomismus von Materie, Atom-Masse, -Größe; Elektron, Masse und Größe; einfache Atommodelle

• Entwicklung der Quantenphysik: Teilchencharakter von Photonen (Holhraumstrahlung, Photoeffekt, Comptoneffekt) Wellencharakter von Teilchen (Materiewellen, Wellenfunktion, Unbestimmtheitsrelation)

• Atommodelle (Linienstrahlung, Bohrsches Atommodell) Quanteninterferenz• Einführung in die Quantenmechanik: Schrödingergleichung Anwendungen

Schrödingergleichung (freie Teilchen, Kastenpotential, Harmonischer Oszillator, Kugelsymmetrische Potentiale)

• Wasserstoffatom: Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom (Quantenzahlen) H Atom (normaler Zeeman-Effekt, Elektronenspin, Feinstruktur) Komplette Beschreibung H Atom (Hyperfeinstruktur, Relativistische Korrekturen)

• Mehrelektronen Atome: Pauli-Prinzip; Helium-Atom; Periodensystem (Drehimpulskopplung)

• Kopplung em-Strahlung Atome: Einstein-Koeffizienten, Matrixelemente, Auswahlregeln, Lebensdauern, Röntgenstrahlung, Laser

• Moleküle: H2 Molekül; Chemische Bindung; Rotation und Schwingung; elektronische Übergänge; Hybridisierung

• Moderne Messmethoden unter Verwendung von Quanteneffekten


Bachelor Physik

Modultitel: Kern- und Teilchenphysik Kürzel: EP4a

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester


jedes Sommersemester

SWS / LP:

V4 Ü1 / 7




Klausur ( LP)

Hausarbeit ( LP)


Klausur (___ LP) ____ Min.


Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. P. MättigVoraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, empfohlen Modul EP3 - Einführung in die Atom- und Quantenphysik

Lernziele/Kompetenzen: Vermittlung grundlegender Kenntnisse der Kern- und Teilchenphysik. Verständnis der Wechselwirkung von Strahlung und Teilchen mit Materie und daraus abgeleitet zum Funktionsprinzip von Teilchendetektoren. Relevanz der Kern- und Teilchenphysik in der Medizin-, Umwelt- und Materialforschung. Die Studierenden sind in der Lage grundlegende Phänomene der Kern- und Teilchenphysik zu erkennen und zu beschreiben und gewinnen einen Überblick über ihre Anwendungsgebiete.



Titel LV: Einführung in die Kern- und Teilchenphysik

SWS: V4 Ü1

Lehrinhalte: Aufbau der Atomkerne, Fundamentale Eigenschaften stabiler Kerne, Kernkräfte, Kernzerfälle, Kernreaktionen, Wechselwirkung von Strahlung und Teilchen mit Materie, Detektoren, Teilchenbeschleuniger, Strahlenbelastung und Strahlenschutz, kernphysikalische Anwendungen.Symmetrien und Erhaltungssätze, Baryon- und Mesonresonanzen, Statisches Quark-Modell der Hadronen, Experimentelle Bestätigung des Quark-Modells, Quanten-Elektrodynamik und und das Prinzip der lokalen Eichinvarianz, Quanten-Chromodynamik und asymptotische Freiheit, elektroschwache Wechselwirkung, Higgsboson, Struktur der Fermionen (CKM und CP – Verletzung), kosmologische Aspekte

Lehrende: Dozenten der experimentellen Teilchenphysik

Bachelor Physik

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Modultitel: Physik der kondensierten Materie Kürzel: EP4b

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester


jedes Sommeremester

SWS / LP:

V3 Ü1 / 7




Klausur (__LP)

Hausarbeit ( LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Frahm

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, Modul EP3 - Einführung in die Atom- und

Quantenphysik

Lernziele/Kompetenzen Erwerbung grundlegender Kenntnisse der Festkörperphysik zum Verständnis von modernen Technologien, die auf den strukturellen, elektrischen, optischen und magnetischen Eigenschaften von Materialien basieren. Die Studierenden lernen die wichtigsten Verfahren der Strukturanalyse und die prinzipielle Funktionsweise von Halbleiterelektronik, Supraleitern, Spintronik und Kernspintomographie kennen.



Titel LV: Physik der kondensierten Materie

SWS: V3 Ü1

Lehrinhalte: Kristallstrukturen: Kristalline und amorphe Strukturen, reziprokes Gitter, Brillouin-Zonen, Bindungstypen.Untersuchungsmethoden: Beugung von Elektronen, Neutronen, Röntgenstrahlung etc.Dynamik von Kristallgittern: Phononen, spezifische Wärme, optische Eigenschaften.Kristallelektronen: Fermi-Gas, elektrischer Widerstand, Streuung und Relaxation, spezifische Wärme der Elektronen, Leiter, Halbleiter, Isolatoren, Bändermodell.Magnetismus: Ferro-, Antiferro-, Dia- und Paramagnetismus, Austauschwechselwirkung, Elektronen- und Kernspinresonanz. Supraleitung (Grundlagen).

Lehrende: Dozenten der experimentellen Kondensierten Materie

Bachelor Physik

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Modultitel: Theoretische Mechanik Kürzel: TP1

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 2-3

Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (___ LP)

Hausarbeit (___ LP)


Klausur (9 LP)

mündliche Prüfung (9 LP)

Verantwortliche Hochschullehrer: Prof. Dr. A. KlümperVoraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen, empfohlen werden die Vorlesungen: Analysis 1, 2 und Lineare Algebra

Lernziele/Kompetenzen: Beherrschung des Aufbaus der klassischen Mechanik und des Zusammenhanges zwischen den Formulierungen nach Newton, Langrange und Hamilton. Kenntnis von Existenz und Nutzen verschiedener Symmetrien und Invarianzen. Eigenständige Ableitungen der Lösungen klassischer Bewegungsgleichungen und das Verständnis ihrer Bedeutung für Physik und Astronomie. In den Präsenzübungen soll unter anderem die Fähigkeit entwickelt werden komplexe Zusammenhänge und Lösungsstrategien an der Tafel zu präsentieren.


Bereich: Theoretische Physik

Titel LV: Theoretische Mechanik

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Newtonsche Mechanik • Bewegungsgleichungen, Newtonsche Axiome• Gewöhnliche Differentialgleichungen (DGL)• Lösungsansätze für homogene lineare DGL, Schwingungen• Inhomogene lineare DGL, Resonanzphänomene, Greensche Funktion• Lösung beliebiger eindimensionaler Probleme mittels Energiesatz• Kepler-Problem, Bahnkurven im Gravitationspotential, Streuphänomene• Zwei-Körper-Probleme• Scheinkräfte, Flieh- und Corioliskraft, Foucaultpendel• Phasenraum und Phasenfluß, Wiederkehrtheorem

• Erhaltungssätze und starrer Körper• Feldbegriff, Potential, Rotation• Energie, Impuls, Drehimpuls/Erhaltungssätze für beliebige Teilchenzahl• Trägheitstensor, Satz von Steiner, Hauptachsentransformation• Kräftefreier symmetrischer Kreisel

• Lagrangesche Mechanik• Euler-Lagrange-Gleichungen• Variationsprinzipien• Zwangsbedingungen und Zwangskräfte• Erhaltungssätze, Noether Theorem• Linearisierung• Starrer Körper, Bewegungsgleichungen, • Euler-Winkel, Schwerer symmetrischer Kreisel• Geladenes Teilchen im elektromagnetischen Feld

• Hamiltonsche Mechanik• Legendre-Transformationen• Hamiltonsche Gleichungen• Wirkungsfunktional, Hamilton-Jacobi-Gleichung• Kanonische Transformationen, Differentialformen, erzeugende Funktionen• Poisson-Klammern

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Optionale Themen:

• Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie• Mechanik der Kontinua

• Lagrangedichten• Variationsgleichungen• Eulersche Beschreibung der Kontinua• Verzerrungs- und Spannungstensor• Elastische Medien, Wellengleichungen• Hydrodynamik, Navier-Stokes-Gleichung• Hagen-Poiseuille, Reynoldszahl

• Nichtlineare Systeme, Chaos• Liouville Theorem• Winkelwirkungsvariable• Invariante Tori

Lehrende: Dozenten der Theoretischen Physik

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Elektrodynamik und Spezielle Relativitätstheorie Kürzel: TP2

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (9 LP)

Übungen (__ LP)




Verantwortliche Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Harlander

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen, Empfohlen werden die

Vorlesungen: Analysis 1, 2 und Lineare Algebra, sowie die Theoretische Mechanik

Lernziele/Kompetenzen: Physikalisches Verständnis der Maxwell-Gleichungen, sowie sicherer Umgang mit der dazu benötigten Mathematik. Spezialisierung auf die enthaltenen Grenzfälle (statische Felder, Vakuum) und Anwendung entsprechender Lösungsansätze. Motivation der Speziellen Relativitätstheorie, Herleitung der physikalischen Konsequenzen, Lösung scheinbarer Paradoxa, Umgang mit kovarianter Notation. Lagrangeformalismus für Felder. Eigenständige Ableitungen von Lösungen elektrodynamischer ProbIeme. In den Präsenzübungen soll unter anderem die Fähigkeit entwickelt werden komplexe Zusammenhänge und Lösungsstrategien an der Tafel zu präsentieren.



Titel LV: Elektrodynamik & Spezielle Relativitätstheorie

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Spezielle Relativitätstheorie• Lorentz-Invarianz, -Transformation (Galilei – Invarianz)• Vierervektoren, kontravariante und kovariante Vektoren• Geschwindigkeitsaddition, Energie-Masse-Äquivalenz• Doppler-Effekt und Lichtaberration

• Elektrostatik• Grundgleichungen der Elektrostatik• Vektoranalysis (Rotation, Divergenz, Gaußscher Satz)• Skalarpotential, Poissongleichung, Coulombgesetz• Randwertprobleme, Greensche Formeln, Greensche Funktionen• Spezielle Lösungen: Spiegelladungen• Kondensatoren, Influenzkoeffizienten• Laplacegleichung in Kugelkoordinaten• Multipolentwicklung von Ladungsdichten und Feldern• Elektrostatische Energie

• Magnetostatik• Grundgleichungen der Magnetostatik, Vektorpotentiale• Biot-Savart Gesetz• Magnetisches Moment• Magnetostatische Energie

• Maxwellgleichungen• Maxwellgleichungen, Lorentzkraft• Kontinuitätsgleichung• Invarianzen

• Zeitabhängige Felder• Faradaysches Induktionsgesetz, Stokesscher Satz• Induktivität, Induktionskoeffizienten• Homogene Maxwellgleichungen und ebene Wellen• Brechung von elektromagnetischen Wellen an Grenzflächen

Bachelor Physik

Modulhandbuch

• Lösung der zeitabhängigen Maxwellgleichungen• Eichfelder, Eichfreiheit• Wellengleichungen, Greensche Funktion• Erzeugung elektromagnetischer Strahlung• Lienard-Wiechert Potentiale• Energie, Impuls und Drehimpuls des elektromagnetischen Feldes• Felder von gleichförmig bewegten und von beschleunigten Ladungen

• Relativistische Invarianz• Kontinuierliche Symmetrien,Translationsinvarianz, Lorentzgruppe• Spezielle Relativitätstheorie, Lorentztransformationen, 4-Vektoren• Kovarianz der Maxwellgleichungen, Feldstärketensoren

• Lagrangeformulierung, Symmetrien und Erhaltungssätze • Prinzip der geringsten Wirkung, Wirkungsfunktional, Lagrangedichte• Euler-Lagrange-Gleichungen• Symmetrien, Erhaltungsgrößen, Noether-Theorem• Kanonischer und symmetrischer Energie-Impuls-Tensor


Bachelor Physik

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Modultitel: Quantenmechanik Kürzel: TP3

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (9 LP)

Übungen (__ LP)




Verantwortliche Hochschullehrer: Prof. Dr. Z. Fodor

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen,Empfohlen werden die Vorlesungen: Analysis 1, 2 und Lineare Algebra, TP1, TP2, Mathematische Methoden

Lernziele/Kompetenzen: Die Lehreinheit ist wissenschaftsorientiert und soll eine breite Allgemeinbildung in der Quantenphysik vermitteln.Verständnis des konzeptionellen Gebäudes der Quantenmechanik und ihrer Prinzipien. Eigenständige Herleitung von quantenmechanischen Problemen. Kenntnis verschiedener Rechenmethoden analytischer und numerischer Art. Verständnis zwischen dem Zusammenhang der physikalischen und der mathematischen Seite der Quantenmechanik. Eigenständige Ableitungen von Lösungen quantenmechanischer ProbIeme. In den Präsenzübungen soll unter anderem die Fähigkeit entwickelt werden komplexe Zusammenhänge und Lösungsstrategien an der Tafel zu präsentieren.



Titel LV: Quantenmechanik

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Entwicklung der Quantenphysik• Historische Einführung• Welle/Teilchen Dualismus, Elektronen als Welle, Photonen als Teilchen• Wellenfunktionen und ihre Interpretation

• Wellenmechanik • Schrödinger-Gleichung• Quadratintegrable Funktionen, Hilberträume• Stationäre Zustände• Teilchen in einer Raumdimension, stückweise konstante Potentiale (gebundene

Zustände, Tunneln)• Harmonischer Oszillator• Unschärferelation

• Allgemeiner Aufbau der Quantenmechanik und atomare Spektren• Operatoren, Hilbertraum• Spektraltheorie, Eigenfunktionsentwicklungen, Zeitentwicklungsoperator• Messprozeß• Symmetrien und ihre Anwendungen, Drehimpuls• Teilchen im Zentralfeld, H-Atom• Zeemann-Effekt, Elektronenspin, Drehimpulsaddition

• Näherungsverfahren• Streutheorie: Lippmann-Schwinger Gleichung, Born-Approximation• Störungstheorie, Fermis Goldene Regel• Spin-Bahn-Kopplung, L-S-Kopplung, jj-Kopplung, Feinstruktur, Hyperfeinstruktur• Variationsverfahren, Molekülbindung

• Identische Teilchen• Pauli-Prinzip, Hundsche Regeln, Systematik des Atomaufbaus im

Periodensystem• Vielteilchenzustände, identische Teilchen, Fermionen/Bosonen,

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Austauscheffekte• Vermischtes

• Hohlleiter der Elektrodynamik: Zylindrische Geometrien als Eigenwertproblem


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Statistische Mechanik Kürzel: TP4

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (9 LP)

Übungen (__ LP)




Verantwortliche Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Hentschke

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen VoraussetzungenEmpfohlen werden die Vorlesungen: Analysis 1, 2 und Lineare Algebra, TP1, TP2, TP3, Mathematische Methoden

Lernziele/Kompetenzen: Verständnis des konzeptionellen Gebäudes der Thermodynamik und ihrer mikroskopischen Fundierung in der statistischen Mechanik. Eigenständige Herleitung von Zustandsgleichungen und Phasendiagrammen von Teilchen- und magnetischen Systemen mit und ohne Wechselwirkungen. Kenntnis verschiedener Rechenmethoden analytischer und numerischer Art, insbesondere zur Behandlung von Phasenübergängen und Kritikalität. In den Präsenzübungen soll unter anderem die Fähigkeit entwickelt werden komplexe Zusammenhänge und Lösungsstrategien an der Tafel zu präsentieren.



Titel LV: Statistische Mechanik

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: • Grundlagen der Statistischen Physik• Grundbegriffe der Dynamik und Statistik, Statistische Gesamtheiten, Das thermische

Gleichgewicht• Mikrokanonische Gesamtheit, Die kanonische Gesamtheit, großkanonische

Gesamtheit• Thermodynamische Potentiale, Die Entropie

• Thermodynamik des Gleichgewichts• Abriss der klassischen Thermodynamik, thermodynamische Größen,

thermodynamische Relationen• Irreversible Prozesse, 2. Hauptsatz, Tieftemperaturverhalten: Nernstsches Theorem

(3. Hauptsatz)• Phasengleichgewichte, mehrkomponentige Systeme, Lösungen

• Gleichgewichtseigenschaften makroskopischer Systeme• Die klassische Näherung, Die idealen Gase• Thermodynamik eines Gases aus mehratomigen Molekülen• Photonen-Gas als ideales Bose-Gas, Allgemeines ideales Bosegas• Ideales Fermionen-Gas bei tiefen Temperaturen• Verdünnte Systeme, Virialentwicklung• Magnetische Erscheinungen• Phasenübergänge und kritische Systeme• Van-der-Waals-Modell für Phasenübergänge• Ising-Modell in Molekularfeld-Näherung• Bogoliubovsches Variationsprinzip• Eindimensionale klassische Systeme und Transfermatrix-Zugang

• Feldtheoretische Methoden• Zweite Quantisierung, kohärente Zustände, Pfadintegrale• Ginzburg-Landau-Modell, Φ4 – Modell

Bachelor Physik

Modulhandbuch

• Elementares zur Renormierungsgruppe (RG)• Monte-Carlo-Verfahren

• Vermischtes• Chemische Reaktionen, Osmotischer Druck• Rotationsfreiheitsgrade von Molekülen identischer Atome• Globale Konvexität der thermodynamischen Potentiale


Modultitel: Physikalisches Praktikum für Anfänger Kürzel: AP

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester:1+ 2

Dauer:

2 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

P6 / 6




Klausur (___ LP)

Hausarbeit (___ LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: AOR Dr. D. Lützenkirchen - Hecht Voraussetzungen für die Teilnahme: Teil a: Vorlesungen in Klassischer Mechanik und Wärme, Rechenmethoden, Teil b: zusätzlich Vorlesung Elektrizität, Wellen, Optik

Begleitende Lehreinheiten: Individuelle Betreuung durch die Assistenten.

Lernziele/Kompetenzen

• Verständnis für die Prinzipien des physikalischen Experimentierens.

• Kennenlernen verschiedener physikalischer Messmethoden und ihrer Grenzen.

• Kritischer Umgang mit Messfehlern und Abschätzung ihres Einflusses auf das Ergebnis.

• Deutung und Anpassung der Messergebnisse im Rahmen von theoretischen Erwartungen.

• Erlernen des selbständigen experimentellen Arbeitens.

Schwerpunkt dieses Moduls sind Experimente zur klassischen Physik. Es sollen die zum Verständnis weiterführender Veranstaltungen notwendigen Grundlagen vermittelt werden.


Bereich: Praktika

Titel LV: Physikalisches Praktikum für Anfänger (Teil a)

SWS: P2

Lehrinhalte: Insgesamt werden 7 Versuche zu den Themenbereichen Mechanik, Wärmelehre und geometrischen Optik in Zweiergruppen durchgeführt. Im Einzelnen sind folgende Experimente Gegenstand des Praktikums:

Physikalisches Pendel, Elastizitäts- und Torsionsmodul, gekoppelte Pendel, Eigenschwingungen auf einem Draht, spezifische Wärme und Schmelzwärme, Abbildung durch Linsen und Linsenfehler, optische Instrumente.


Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Praktika

Titel LV: Physikalisches Praktikum für Anfänger (Teil b)

SWS: P4

Lehrinhalte: Insgesamt werden 12 Versuche zu den Themenbereichen Elektrizität und Magnetismus sowie Schwingungen und Wellen in Zweiergruppen durchgeführt. Im Einzelnen sind folgende Experimente Gegenstand des Praktikums:

Elektrische Messinstrumente, Halleffekt, Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern, elektrische Schwingungen, RC-, RCL-Kreis und Phasenschieber, Messung der Elementarladung (Millikan'sche Öltröpfchenversuch), Bestimmung des Planck'schen Wirkungsquantum (Photoelektrischer Effekt), Inelastische Streuung von Elektronen an Atomen (Franck-Hertz-Versuch), Beugung und Interferenz, Polarisation von Licht, Mikrowellen, Ultraschall.


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Elektronik Kürzel: ELP

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V2 P5 / 8




Klausur (___ LP)

Hausarbeit (___ LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. C. Zeitnitz Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, empfohlen Grundlagenvorlesungen und Praktika der Experimentalphysik

Lernziele/Kompetenzen • Verständnis der Funktion passiver und aktiver elektronischer Bauteile• Fähigkeit einfache passive Netzwerke und aktive Schaltungen (Transistor bzw.

Operationsverstärker) zu verstehen und eigenständig eine Gleich- und Wechselspannungsanalyse durchzuführen

• Grundlagen der digitalen Elektronik und Mikroprozessortechnik werden erworben. Hierbei werden speziell die Konzepte der Messtechnik (Analog-Digital und Digital-Analog Wandlung, Signalfilterung und Sensortechnik) vertieft.

• Die Grundlagenkenntnisse aus der Elektronikvorlesung werden durch praktische Anwendung vertieft. Speziell der Umgang mit Geräten der Messtechnik (Oszillograph, Signalgenerator und Frequenzzähler), die Anwendung von Filtern, Regelschaltungen und Messverstärkern wird erlernt. Weiterhin werden Kenntnisse in der Messdatenerfassung mit dem Computer erworben.

• Eigenständige Aufbau einfacher analoger und digitaler Schaltungen


Bereich: Vorlesung

Titel LV: Elektronik

SWS: V2

Lehrinhalte: analoge Elektronik: Bändermodell, pn-Übergang, Diode, Transistor, Kleinsignalparameter Verstärker, Differenzverstärker, Operationsverstärker, Anwendungen, Schaltverhalten, FET, digitale Elektronik: Schaltalgebra, Gatterschaltungen, Schaltkreisfamilien, Schaltnetze, Schaltwerke, Schaltungsentwurf, Speicherelemente, Anwendungen, programmierbare Logik, Analog-digital-Wandlung

Lehrende: Prof. Dr. C. Zeitnitz, Prof. Dr. H. Bomsdorf


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Bereich: Praktika

Titel LV: Elektronik Praktikum

SWS: P5

Lehrinhalte: • Einführung in die Benutzung von Messinstrumenten (Oszillograph, Multimeter) und Laborgeräten (Labornetzgerät, Signalgenerator)

• Aufbau einfacher analoger und digitaler Schaltungen• Funktion und Verwendung analoger Bauelemente (Diode, Transistor,

Operationsverstärker)• Simulation von Schaltungen• Sensoren (Licht, Temperatur, Schall, Magnetfelder)• Regelschaltungen• Grundlagen der Digitalelektronik• Programmierung logischer Bausteine (z.B. CPLD und FPGA)• Programmierung eines Mikrocontrollers• Analog-Digital und Digital-Analog-Wandler• Datenerfassung mit dem Computer• Aufbau einer Messkette von der Signalerfassung bis zur Analyse auf dem Computer


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Anfänger Projektpraktikum Kürzel: APP

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester


jedes Sommersemster

SWS / LP:

P4 T1 / 5




Klausur (___ LP)

Hausarbeit ( LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. K. Helbing

Voraussetzungen für die Teilnahme: Grundlagen der Experimentalphysik 1, Anfängerpraktikum

Lernziele/Kompetenzen Heranführen an die selbstständige Planung, den Aufbau, die Durchführung und Auswertung von physikalischen Experimenten. Erste Einführung in die Darstellung und Dokumentation von Experimenten und Messergebnissen. Entwicklung von Teamfähigkeiten durch Gruppenarbeit.


Bereich: Praktika

Titel LV: Allgemeines Projektpraktikum

SWS: 5

Lehrinhalte: Im Projektpraktikum haben die Studenten die Möglichkeit, kleinere Forschungsthemen, die sie selbst wählen können, eigenständig über einen längeren Zeitraum zu bearbeiten. Es gibt keine vorgegebenen Aufbauten mit festem Versuchsablauf. Diese sind vielmehr selbst zu entwickeln und die erzielten Messungen auszuwerten. Neben dem physikalischen Wissen wird den Teilnehmern zusätzlich die Fähigkeit vermittelt, wissenschaftlich im Team zu arbeiten und eigene Experimente zu gestalten. Sie werden damit auf die Anforderungen der späteren Forschungstätigkeit im Labor vorbereitet.

Die hohe Selbstständigkeit und der direkte Praxisbezug soll zu einer besonderen Motivation der Studenten führen.

Das Praktikum wird von einer größeren Gruppe von ca. 6 Studenten unter intensiver Betreuung und Anleitung eines erfahrenen Tutors (Wiss. Mitarbeiter, mindestens Doktorand) durchgeführt. Die Gruppenarbeit fördert die Teamfähigkeit. Die Auswahl des Experiments obliegt den Studenten. Der Tutor überprüft jedoch die Durchführbarkeit. Zur Ausführung der Experimente steht eine umfangreiche Geräte-Sammlung zur Verfüg.

Im Überblick werden folgende Fähigkeiten trainiert:• Teamfähigkeit• Selbständiges Erarbeiten physikalischer Fragestellungen• Urteilsvermögen in Bezug auf Experimente und Daten• Konzeption, Aufbau, Durchführung und Auswertung von Experimenten• Darstellung und Präsentation von Ergebnissen


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Fortgeschrittenen Praktikum Kürzel: FP

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

2 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

P6 S2 / 10




Klausur ( LP)

Hausarbeit ( LP)




Verantwortliche: Dr. K. Hamacher

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen, empfohlen Grundlagenvorlesungen und -Praktika

der Experimentalphysik

Lernziele/Kompetenzen: Selbstständiger Umgang und Messen mit kompexen Apparaturen sowie umfangreichere Datenauswertung und Dokumentation. Darstellung und Vermittlung von modernen Experimenten und ihren Resultaten unter Einsatz von modernen Präsentationsmedien. Selbstständige Einarbeitung in aktuelle Fragestellungen der Physik. Vertiefung und Erweiterung der Kenntnisse in Experimentalphysik und ihren Methoden. Entwicklung von Teamfähigkeit in kleinen Gruppen.


Bereich: Praktika

Titel LV: Fortgeschrittenen Praktikum

SWS: 6

Lehrinhalte: Im Praktikum stehen zur Zeit 14 Versuche zur Wahl, von denen 10 durchgeführt werden sollen. Hierbei sollen mindestens je zwei Versuche aus den einzelnen Bereichen entnommen werden.● Versuche zur Atom- und Molekülphysik

Stern-Gerlach Experiment, Zeeman-Effekt mit Tl-Hyperfeinstruktur und Isotopieverschiebung, Michelson-Interferometrie von Schwarzkörperstrahlung, NH3-Inversionsspektrum

● Versuche zur Kern- und ElementarteilchenphysikLebensdauer von Myonen, Absorption und Streuung von Alpha-Strahlen, Compton-Streuung

● Versuche zur FestkörperphysikEllipsometrie, Oberflächen-Plasmonen, Mößbauerspektroskopie, Röntgenstrukturanalyse

● Versuche zur Angewandten PhysikRastertunnelmikroskopie, HTSL-SQUID, Massenspektrometrie


Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Praktika

Titel LV: Seminar zum Fortgeschrittenenpraktikum

SWS: S2

Lehrinhalte: Im Seminar werden die Grundlagen aktueller Experimente und Techniken der Experimentalphysik an Beispielen diskutiert. Monographien, Zeitschriften und moderne Medien werden zur selbstständigen Strukturierung und Erarbeitung der Vorträge genutzt. Im Vorträge werden Präsentation und Diskussion physikalischer Experimente und Resultate unter Einsatz moderner Medien geübt.


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Analysis 1 Kürzel: MAN 1

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 1

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

V4 Ü2 / 9



mündliche Prüfung (9 LP) oder

Klausur (9 LP)

Hausarbeit (___ LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Vogt


Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden sind mit der Differential- und Integralrechnung von Funktionen einer reellen Variablen vertraut, kennen die Anwendungsfelder dieser Techniken und durchschauen die zugehörigen fachwissenschaftlichen Aspekte. Stoffunabhängig haben die Studierenden einen tiefen Einblick in die Methoden mathematischer Argumentation gewonnen.


Bereich: Mathematik

Titel LV: Analysis 1

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: Logik, Mengen, Zahlen, Funktionen, Grenzwerte (Folgen und Reihen, Stetigkeit); Differentialrechnung in einer Variablen; Integralrechnung in einer Variablen; Folgen und Reihen von Funktionen; Potenzreihen

Lehrende: Lehrende der Mathematik

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Analysis 2 Kürzel: MAN 2

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 2

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (9 LP)

Hausarbeit (___ LP)


Klausur ( LP)

mündliche Prüfung ( LP)

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Vogt


Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden sind mit der Differential- und Integralrechnung von Funktionen mehrer reellen Variablen vertraut, kennen die Anwendungsfelder dieser Techniken und durchschauen die zugehörigen fachwissenschaftlichen Aspekte. Stoffunabhängig haben die Studierenden einen tiefen Einblick in die Methoden mathematischer Argumentation gewonnen.


Bereich: Mathematik

Titel LV: Analysis 2

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: Topologie des Euklidischen Raumes, stetige Abbildungen; Differentialrechnung mehrerer Variablen (Umkehrsatz, implizite Funktionen, Lagrange-Multiplikatoren); Integralrechnung mehrerer Variablen (Lebesgue–Integral)


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Grundlagen aus der Linearen Algebra Kürzel: MLA

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 1

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

V4 Ü2 / 9




Klausur (9 LP)

Hausarbeit (___ LP)


Klausur (9 LP) ____ Min.

mündliche Prüfung (9 LP) ____ Min.

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. K. Bongartz

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine

Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden sind mit der Theorie der Vektorräume vertraut, kennen die Anwendungsfelder dieser Theorie und beherrschen die zugehörigen Techniken. Stoffunabhängig haben sie einen tiefen Einblick in die Methoden abstrakter mathematischer Argumentation gewonnen.


Bereich: Mathematik

Titel LV: Lineare Algebra 1

SWS: V4 Ü2

Lehrinhalte: Mengen und Abbildungen; Gruppen, Körper, Vektorräume; Basen und Dimension; Matrizen und lineare Gleichungssysteme; lineare Abbildungen und Darstellungsmatrizen; Eigenwerte, Eigenvektoren und charakteristisches Polynom; Diagonalisierung; Skalarprodukte und 0rthonormalbasen; Spezielle Klassen von Matrizen und Endomorphismen (normal, symmetrisch, etc.)


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Rechenmethoden der Physik Kürzel: RM

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester: 1

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

V3 Ü1 / 4




Klausur (___ LP)

Sammelmappe (4 LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: PD Dr. M. Karbach

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen

Lernziele/Kompetenzen: Umgang mit elementaren analytischen Rechenechniken, Verfahren und Funktionen in der Physik: Vektorrechnung, Differentiation und Integration. Die Studierenden beherrschen die grundlegenden Rechentechniken, die im Modul EP1 benötigt werden.


Titel LV: Elementare analytische Rechenmethoden

SWS: V3 Ü1

Lehrinhalte: • Vektorrechnung• Elementare Vektorrechnung, Vektorraum, Skalarprodukt, Vektorprodukt• Matrizen und Determinanten • Lineare Transformationen• Lineare Gleichungssysteme

• Differentiation • Rechenregeln der Differentiation in einer Dimension• Mehrdimensionale Differentiation • Divergenz und Rotation• Taylorreihen

• Integration• Rechenregeln der Integration in einer Dimension• Mehrdimensionale Integrale• Wegintegrale, Oberflächen und Volumenintegrale• Gaußscher und Stokesscher Satz

• Einführung in Linux• Einführung in Mathematica oder Maple oder MatLab• Statistische Methoden zur Datenanalyse

• Statistische Maße: Mittelwert, Median, Standardabweichung, Varianz, ...• Fehlerfortpflanzung• Statistische Verteilungsfunktionen: Normalverteilung, Poisson-Verteilung, ... • Lineare Regression • Nichtlineare Regression: Marquardt-Levenberg• Korrelationsanalysen


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Mathematische Methoden der Physik Kürzel: MM

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V3 Ü1 / 6



Mündliche Prüfung (___ LP)

Klausur (___ LP)

Hausarbeit (___ LP)

Integrierte Prüfung (___ LP)

Präsentation (___ LP)

Sammelmappe (Übungen) ( 6 LP )




Verantwortlicher Hochschullehrer: PD Dr. M. Karbach

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen

Lernziele/Kompetenzen: Umgang mit speziellen Techniken, Verfahren und Funktionen in der Physik. Die Studierenden beherrschen verschiedene mathematische Rechenmethoden, die in den Modulen TP2-TP4 verwendet werden. Eigenständiges Erarbeiten und Übertragen von mathematischen Lösungsansätzen auf physikalische Probleme.


Bereich: Mathematik

Titel LV: Mathematische Methoden der Physik

SWS: V3 Ü1

Lehrinhalte: • Fourieranalyse • Fourierreihen • Fourierintegraltheorem und Fouriertransformation

• Distributionen • Allgemeine Definition und Rechnen mit Distributionen• Dirac-Delta-Distribution • Distributionen auf Mannigfaltigkeiten

• Orthogonale Polynome • Legendre, Hermite, Laguerre, Tschebyscheff, ...• Besselfunktionen, ....

• Kugelflächenfunktionen • Assozierte Legendre Funktionen• Kugelflächenfunktionen in der Anwendung

• Funktionentheorie• Komplexe Funktionen• Cauchy-Integralsatz • Residuensatz und Laurentreihen• Anwendungen in der Physik


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Praktische Informatik Kürzel: PI

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester



SWS / LP:

V2 P2 / 6




Klausur (___ LP)

Sammelmappe (6 LP)




Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. C. Zeitnitz

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine

Lernziele/Kompetenzen: Grundkenntnisse in Zahlensystemen, Rechnerarchitekturen, Betriebssysteme und Aufbau und Grundstrukturen von Programmiersprachen. Fähigkeit eigene Programme in Java oder C zu erstellen. Beherrschung einer Entwicklungsumgebung zur Erstellung von C-Programmen und der Fehlersuche in Programmen (Debugging). Selbstständige Nutzung von Anwendungsprogrammen für typische physikalische Problemstellungen (z.B. Darstellung von Daten, Anpassung von Funktionen an Daten)


Bereich:

Titel LV: Informatik für Physiker

SWS: V2 P2

Lehrinhalte: • Einführung in Zahlensysteme und Rechnerarchitektur• Programmierung von Computer: Maschinensprache, Assembler, höhere

Programmiersprachen• Konzepte von Betriebssystemen• Grundstrukturen des Programmierens am Beispiel Java oder C• Algorithmen• Objektorientiertes Programmieren• Programmierumgebungen

◦ Lauffähige Programme erstellen◦ Sourcecode-Debugging von Programmen

• Einführung in Anwendungsprogramme zur Lösung physikalischer Probleme, z.B. Funktionen, Daten und Fehler darstellen, numerische Verfahren

Lehrende: Dozenten der Physik

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Bachelor Vertiefungsfach Kürzel: BVF

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1 Semester


Jedes Wintersemester

SWS / LP:

V4 / 6




Protokoll / Bericht (Modul IP) (6 LP) oder

Sammelmappe (6 LP)



mündliche Prüfung (_ LP) __ Min.

Verantwortlicher Hochschullehrer: siehe Veranstaltung

Voraussetzungen für die Teilnahme: keine formalen Voraussetzungen, Physikalisches Grundwissen Lernziele/Kompetenzen: Einführung in ein Arbeitsgebiet eines der Schwerpunkte: Atmosphärenphysik, Kondensierte Materie oder Teilchenchenphysik. Details siehe folgende Teilmodulbeschreibungen.


Bereich: Vertiefungsfach -- Schwerpunkt Atmosphärenphysik

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Koppmann

Lernziele/Kompetenzen: Die Vorlesung führt zu einem Verständnis fundamentaler Zusammenhänge in der Atmosphärenphysik. Kenntnisse und Anwendung der grundlegenden Gleichungen werden ebenso vermittelt wie der Zusammenhang zwischen chemischen und physikalischen Prozessen. Diese Kenntnisse sind die Basis für einen fundierten Überblick über den Spurenstoffhaushalt und die Strahlungsbilanz der Erde sowie die atmosphärische Zirkulation. Mit den vermittelten Kenntnissen lassen sich auch die grundlegenden Phänomene des Wetters und des Klimas verstehen.

Titel LV: Einführung in die Atmosphärenphysik

Lehrinhalte: • Grundgleichungen und Definitionen• Atmosphärische Thermodynamik• Strahlung im System Atmosphäre• Globale Energiebilanz und Treibhauseffekt• Spurengase und Photochemie• Dynamik der Atmosphäre• Atmosphärische Zirkulation• Kopplung von Chemie und Transport• Äußere Einflüsse auf die Atmosphäre• Ionosphäre und Magnetosphäre

Lehrende: Dozenten der Atmosphärenphysik

Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Vertiefungsfach – Schwerpunkt Bildgebende Verfahren

Lernziele/Kompetenzen: Vermittlung einführender Kenntnisse über Grundlagen und Anwendungen von Verfahren der Bildgebung und Bildverarbeitung in Medizin und Materialprüfung mit Ausblick auf andere Einsatzgebiete in Technik und Wissenschaft. Die Darstellung der verwendeten physikalischen und technischen Prinzipien soll eine Mitarbeit an Forschungsprojekten zur Weiterentwicklung bildgebender Verfahren ermöglichen.

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Bomsdorf

Titel LV: Bildgebende Verfahren 1 - Röntgenbildgebung

SWS: V2

Lehrinhalte: Beschreibung und Verarbeitung digitaler Bilder,Ortsfrequenzraum, Sampling, HistogrammtransformationenErzeugung von Röntgenstrahlung, Röntgenröhren, Wechselwirkung von Röntgen- und Gammastrahlen mit Materie / biologischem Gewebe, Detektoren für Röntgen- und Gammaquanten, analoge und digitale Bildaufnehmer und -verstärker für Röntgenstrahlung, Methoden der Röntgenbildgebung, Kontrast, Empfindlichkeit (Messzeit, Quantenrauschen) und Ortsauflösung, Unschärfen, Punktbildfunktion, Modulationsübertragungsfunktion, Schichtbildverfahren, Computertomographie, Doppelenergiemethoden,Angiographie, Röntgenstreutomographie und ortsaufgelöste Materialbestimmung, biologische Strahlenwirkung und Strahlenschutz, Ultraschallbildgebung (Physikalische Grundlagen, Methoden, technische Komponenten)

Lehrende: Dozenten der Bildgebenden Verfahren

Titel LV: Digitale Bildverarbeitung in der medizinischen Physik

SWS: V2

Lehrinhalte: Hierarchie der Bildverarbeitungsoperationen, Digitalisierung von Bilddaten, Distanzmaße, Rasterung, mathematisches Modell für digitale, quantisierte Bilder, Charakterisierung digitaler Bilder, Entropie,allgemeine Skalierungsfunktion, Operationen im Ortsbereich, Differenzoperatoren, Operatoren bei logischen Bildern, Medianfilter, Operationen im Ortsfrequenzraum, Digitale Filterung, diskrete, zweidimensionale Fouriertransformation, Modifikation der Ortskoordinaten, Vergrößerung, Verkleinerung, kubische Faltung, generalisierte lineare geometrische Transformationen, Interpolation nach Polynomen, Operationen mit mehrkanaligen und Zeitreihenbildern, die Hauptkomponententransformation, Einführung in Segmentations-verfahren, Grundlagen der numerischen Klassifikation

Lehrende: Dozenten der Bildgebenden Verfahren

Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Vertiefungsfach – Schwerpunkt Teilchenphysik

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Harlander

Titel LV: Grundlagen der Elementarteilchenphysik und Teilchenastrophysik

SWS: V3 Ü1

Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden beherrschen die Struktur des Standardmodells der Elementarteilchenphysik und erwerben Grundlagen zur theoretischen Beschreibung und experimentellen Messung der Eigenschaften von Elementarteilchen an Teilchenbeschleunigern. Die Wechselbeziehung zwischen der Teilchenphysik und Astroteilchenphysik wird herausgearbeitet und Grundlagen zu Entstehung und Nachweis kosmischer Teilchenstrahlungen werden erworben.

Lehrinhalte: • Feynman-Diagramme und ihre Anwendung auf Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten• Vertieftes Verständnis des Standardmodells und seiner theoretischen Konzepte• Intensivierte Behandlung eines oder mehrerer ausgewählter Phänomene, wie z.B.

elektroschwache Symmetriebrechung, Präzisions-Physik, QCD-Observablen, Flavour-Physik

• Teilchen-, Gamma- und Neutrino-Strahlung aus dem Kosmos: Entstehung, Nachweis und offene Fragen

• Dunkle Materie• Zusammenhänge zwischen Teilchenphysik, Astroteilchenphysik und Kosmologie

Lehrende: Dozenten der Teilchen- und Astroteilchenphysik

Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Vertiefungsfach – Schwerpunkt Experimentelle Kondensierte Materie

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Frahm

Titel LV: Festkörperphysik

SWS: V3 Ü1

Lernziele/Kompetenzen: Vermittlung weiterführender festkörperphysikalischer Kenntnisse. Neben modernen Experimentiertechniken und Methoden sollen speziell aktuelle Fragestellungen, die bei der Entwicklung neuer, maßgeschneiderter Funktionsmaterialien auftreten, diskutiert werden. Die Darstellung der verwendeten physikalischen und technischen Prinzipien soll eine wissenschaftliche Mitarbeit an laufenden Forschungsprojekten im Bereich der Materialforschung und -analyse sowie der Verfeinerung der bestehenden Synthese- bzw. Analysemethoden erlauben.

Lehrinhalte: Vertiefung der Kenntnisse in Festkörperphysik, u.a.:● Fermiflächen, Berechnung und Vermessung, thermoelektrische Effekte.● Reale Kristalle (Fehlstellen), Phasenübergänge, Materie in eingeschränkten Dimensionen

- Größeneffekte ● Dünne Schichten, Quantendrähte, Quantenpunkte. Legierungen, Intermetallische Phasen● Supraleitung, Hochtemperatursupraleitung. ● Materie unter extremen Temperaturen und Drücken● Aktuelle Themen der Festkörperforschung.

Moderne Verfahren zur Festkörperspektroskopie in Theorie und Experiment. u.a.:● Ramanspektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie,

Röntgenfluoreszenzspektroskopie,Elektronenspektroskopien: Photoelektronen- und Augerelektronenspektroskopie, Photoelektronenbeugung

● Plasmonen, Polaritonen, Polaronen – dielektrische Eigenschaften● Optische Eigenschaften von Festkörpern und Festkörperoberflächen.● Elektronenenergieverlustspektroskopie, Opt. Spektroskopie von ionischen Fehlstellen,

Exzitonen● Moderne Spektrometer und deren Lichtquellen, Monochromatoren und Detektoren.

Lehrende: Dozenten der experimentellen Kondensierten Materie

Bachelor Physik

Modulhandbuch


Bereich: Vertiefungsfach - Schwerpunkt Theoretische Kondensierte Materie

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Klümper

Titel LV: Theoretische Festkörperphysik

SWS: V4

Lernziele/Kompetenzen: Kenntnis des strukturellen Aufbaus von Festkörpern, der Symmetrien von Kristallgittern und der elementaren Anregungen. Eigenständige Ableitung der Dispersionsrelationen für Phononen und Bandelektronen und ihrer Konsequenzen für thermodynamische Eigenschaften im Rahmen von effektiven Modellen. Überblick über verschiedene Rechenmethoden und die fundamentale Bedeutung der Korrelationsfunktionen für die Erklärung von Transportphänomenen und von Verfahren zur Materialuntersuchung wie Streuexperimente mit Neutronen etc.

Lehrinhalte: • Hamiltonoperator der Festkörpertheorie

• Adiabatisches Prinzip

• Kristallgitter und Symmetrien

• Blochsches Theorem

• Phononen und Thermodynamik der Gitterschwingungen

• Neutronenstreuung am Kristall

• Bändermodell

• Transportphänomene

• optische Eigenschaften


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Bachelorseminar und Bachelorarbeit Kürzel: BST

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul

Studiensemester:6

Dauer:

1 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

- / 14




Vortrag (__ LP)

Hausarbeit (__ LP)


Präsentation (2 LP)

Bachelor-Arbeit (12 LP)

Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. A. Klümper

Voraussetzungen für die Teilnahme: 140 Leistungspunkte aus dem Pflichtbereich

Lernziele/Kompetenzen Nachweis der Befähigung zur selbstständigen Bearbeitung eines vorgegebenen Themas nach wissenschaftlichen Kriterien; Erstellen einer strategischen Konzeption und eines Plans zur Durchführung eines Vorhabens; Verfassen eines Berichts in schriftlicher Form; Präsentation von Ergebnissen in mündlicher Form unter Einsatz von Medien; Kritische Diskussion von Versuchsergebnissen und Sachverhalten.


Bereich: Bachelor-Arbeit

Titel LV: Bachelor-Seminar

SWS: 2

Lehrinhalte: Präsentation und Diskussion von Bachelor-Arbeiten


Bereich: Bachelor-Arbeit

Titel LV: Bachelor-Arbeit

SWS: 12

Lehrinhalte: Erstellen einer Abschlussarbeit im zeitlichen Umfang von 3 Monaten


Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Bachelor Wahlfach 1 Kürzel: BW1

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1-2 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

ca. 6-8 / 9-12



mündliche Prüfung (__ LP) oder

Klausur (__ LP)

wird durch Veranstaltung festgelegt




Verantwortlicher Hochschullehrer: Modulverantwortlicher des gewähltenModuls

Voraussetzungen für die Teilnahme: siehe zugehörige Modulbeschreibung des Fachbereichs

Lernziele/Kompetenzen Vermittlung von Grundlagenwissen in einem weiteren naturwissenschaftlichen oder mathematischen Fach


Bereich: Nichtphysikalisches Wahlfach

Titel LV: Bachelor Wahlfach 1

SWS: Spezifiziert durch Veranstaltung

Lehrinhalte: Das nichtphysikalische Wahlfach Bachelor 1 umfasst Veranstaltungen/Module mit einem Gesamtumfang von 6-12LP. Dies können Vorlesungen mit Übungen sein (V4+Ü2/ 8-9LP) oder Veranstaltungen mit anderer Struktur, wobei jede einzelne Veranstaltung bzw. jedes einzelne in diesem Rahmen gewählte Modul einen Umfang von nicht mehr als 12 LP und nicht weniger als 6LP haben darf. Hierfür in Frage kommen zum Beispiel:

Mathematik (je 9LP):• Grundlagen aus der Analysis III • Grundlagen aus der Linearen Algebra 2• Einführung in die Algebra• Einführung in die Numerik• Einführung in die Stochastik

Informatik:• Algorithmen und Datenstrukturen (9LP)• Objektorientierte Programmierung (6 LP)• Betriebssysteme (6LP)

Chemie:• Grundlagen der Chemie (12LP)

oder andere Module aus der Mathematik, Informatik und Chemie nach Absprache mit dem Prüfungsausschuss.

Lehrende: siehe zugehörige Modulbeschreibung des Fachbereichs

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Modultitel: Bachelor Wahlfach 2 Kürzel: BW2

Pflichtmodul

Wahlpflichtmodul


Dauer:

1-2 Semester


jedes Semester

SWS / LP:

ca. 4-6 / 6-9


ohne eingeschränkte

Wiederholbarkeit

mündliche Prüfung (__ LP) oder

Klausur (__ LP)

durch Veranstaltung festgelegt




Verantwortlicher Hochschullehrer: Modulverantwortlicher des gewählten Moduls

Voraussetzungen für die Teilnahme: siehe zugehörige Modulbeschreibung des Fachbereichs

Lernziele/Kompetenzen Vermittlung von Grundlagenwissen in einem weiteren naturwissenschaftlichen, mathematischen, ingenieurwissenschaftlichen, wirtschaftswissenschaftlichen oder geisteswissenschaftlichen Fach. Ebenso sind Module wählbar, die Softskills wie Präsentationstechniken oder Fachsprachen fördern.



Titel LV: Bachelor Wahlfach 2

SWS: Spezifiziert durch Veranstaltung

Lehrinhalte: Das nichtphysikalische Wahlfach Bachelor 2 umfasst Veranstaltungen/Module mit einem Gesamtumfang von 6-12LP. Dies können Vorlesungen mit Übungen sein (V4+Ü2/ 8-9LP) oder Veranstaltungen mit anderer Struktur, wobei jede einzelne Veranstaltung bzw. jedes einzelne in diesem Rahmen gewählte Modul einen Umfang von nicht mehr als 12 LP und nicht weniger als 3LP haben darf. Hierfür in Frage kommen zum Beispiel:

Mathematik:• Grundlagen aus der Analysis III (9LP) • Grundlagen aus der Linearen Algebra 2 (9LP)• Einführung in die Algebra (9LP)• Einführung in die Numerik (9LP)• Einführung in die Stochastik (9LP)

Informatik:• Algorithmen und Datenstrukturen (9LP)• Grundlagen der praktischen Informatik (9LP)• Objektorientierte Programmierung (6 LP)• Betriebssysteme (6LP)

Chemie:• Grundlagen der Chemie (12LP)

Elektrotechnik: • Mess- und Schaltungstechnik (7LP)• Regelungstechnik (7LP)• Elektronische Bauelemente (6LP)

Sparachlehrinstitut:• Englisch Kurs I-III (3LP)

Bachelor Physik

Modulhandbuch

Witschaftswissenschaften:• Betriebswirtschaftslehre 1 (6LP)• Volkswirtschaftslehre 1(6LP)

Philosophie:• Einführung in die Philosophie (9LP)

Optionalbereich des Kombinatorischen Bachelors der BUW

oder andere Module nach Absprache mit dem Prüfungsausschuss

Lehrende: siehe zugehörige Modulbeschreibung des Fachbereichs



Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. H. Bomsdorf

Titel LV: Industriepraktikum IndP

SWS: I4/S2 LP: 9

Lernziele: Einblick in die industrielle Tätigkeit eines Naturwissenschaftlers oder Mathematikers

Lehrinhalte: Wird spezifiziert durch das Industrie-Praktikum nach Absprache mit dem Studienbeauftragten (Prof. Dr. Bomsdorf). Zu Beginn muss ein Kurzfassung der Aufgabenstellung formuliert werden. Der Studienbeauftragte kann bei der Kontaktaufnahme mit einem Industrieunternehmen behilflich sein. Ein Anspruch auf ein Indusriepraktikum besteht nicht.

Lehrende: Dozenten der Physik in Kooperation mit Verantwortlichen der Industrie

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Modulhandbuch Bachelor Physik · Vorgehensweisen und der Bedeutung von Messfehlern. Die Studierenden beherrschen Grundlagen der klassischen Mechanik, Wärmelehre und Hydrodynamik