Modul: Höhere Physik für das Lehramt der Sekundarstufe II

In dem Modul werden sowohl innerhalb der experimentellen Physik als auch zwischen Experimentalphysik und theoretischer Physik Zusammenhänge hergestellt. Schwerpunkte bilden dabei die Festkörperphysik und Einblicke in zeitgemäße Themen der theoretischen Physik. Damit dient das Modul insbesondere als Synthese der fachwissenschaftlichen Physikausbildung im Lehramtsstudium.

Inhalte
-    Grundlagen der Festkörperphysik: Kristallgitter und reziproker Raum, spezifische Wärme und Modelle für Anregungen von Elektronen und Vibrationen, Quasiteilchen, Dispersionsrelationen und Zustandsdichte von Phononen und Elektronen, experimentelle Methoden, chemisches Potenzial und Fermi-Energie
-    Elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern,

-    Einblick in Phänomene des kollektiven Magnetismus
-    Dotierte Halbleiter, Physik der pn-Verbindung, Diode und Transistor
-    Experimente zur Festkörperphysik (Magnetismus, Elektronik, etc.)

-    Ausgewählte Themen der theoretischen Physik, z. B.

• kanonisches und großkanonische Ensemble
• Quantenstatistik idealer Fermi- und Bosegase 
• Supraleitung und Superflüssigkeiten 

Qualifikationsziele

Die Studierenden

• können Festkörper hinsichtlich des Aufbaus und Anregungen (Quasiteilchen) beschreiben, kategorisieren Festkörper nach ihren physikalischen Eigenschaften und stellen die Zusammenhänge adressatengerecht dar,
• wenden ihr Wissen über Festkörper bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten an,
• orientieren sich bei der Dokumentation ihrer Experimente an wissenschaftlichen Texten der experimentellen Physik,
• kennen die Bedeutung der Festkörperphysik für technische Bauteile und moderne Technologien,
• vertiefen ihr Wissen zur Thermodynamik und Quantenstatistik und Stellen die Bedeutung für Eigenschaft von Supraleitern, Metallen, Halbleitern und Isolatoren her,
• gewinnen einen Einblick in moderne Themen der theoretischen Physik,
• modellieren ausgewählte moderne Themen der theoretischen Physik mittels mathematischer Methoden

Mündliche Prüfung, 30-45 Minuten

Erfolgreiche Bearbeitung und Diskussion der Übungsaufgaben (50%)

4 Praktikumsberichte (je mit Beschreibung des Experiments, der Daten, deren Analyse und Diskussion) sowie ein Poster

1 Seminarvortrag (30 – 45 Minuten)

WiSe (Festkörperphysik), SoSe (Theoretische Physik), WiSe und SoSe (Praktikum)