Modul: Experimental Foundations of Physics

Inhalte

Die Studierenden vertiefen in diesem Modul ihre Kenntnisse zu quantenmechanischen Mehrteilchen Systemen bezgl. den quantenmechanischen Eigenschaften von Licht und Materie. Im Rahmen der Veranstaltung Molekülphysik werden Systeme mit einer geringen Anzahl von Teilchen betrachtet. Die Studierenden kennen die linearen Wechselwirkungen von Licht mit Atomen und Molekülen und weisen ein fundiertes Wissen zur Quantenmechanik der Moleküle auf. Sie kennen die Born-Oppenheimer-Näherung und können mit ihr Molekülorbitale, Bindungen erklären. Sie sind mit Energieniveaus, Besetzung, Potentialdiagramme im Rahmen der Molekülphysik vertraut. Sie können Rotation, Vibration und elektronische Anregung, Fluoreszenz, nichtstrahlende Prozesse in Molekülen und Atomen erklären und kennen sich mit den experimentellen (insbesondere spektroskopischen) Methoden zu der Molekülphysik aus.Im Rahmen der Veranstaltung Festkörperphysik lernen sie Kristallstrukturen kennen und können diese mit Hilfe des reziproken Gitters beschreiben. Sie sind vertraut mit den verschiedenen intraatomaren Wechselwirkungen und erkennen das Konzept der Quasiteilchen. Sie erkennen die Relevanz der Tieftemperaturphysik und kennen die quantenmechanisch korrekten Beiträge von Elektronen und Phononen zur Wärmekapazität, -leitung und -ausdehnung in Festkörpern. Desweiteren können sie anharmonische Effekte erklären. Die Studierenden kennen Modellsysteme, wie das (fast) freie Elektronengas und können das Entstehen von Energiebändern nachvollziehen. Sie können Metalle, Halbleiter und Isolatoren anhand der Bänder unterscheiden und ihre dielektrischen Funktion und optischen Eigenschaften erklären. Sie sind vertraut mit den gängigen experimentellen Methoden der Festkörperphysik.

Die Inhalte werden teilweise über geeignete Online-Video-Vorlesungen vermittelt, z.B. von Coursera oder MIT OpenCourseWare.

Qualifikationsziele
Die Studierenden

• verfügen über das notwendige Hintergrundwissen über experimentelle Physik, um die Basismodule des Studiengangs erfolgreich zu belegen
• können sich selbst organisieren, um diese Kenntnisse eigenständig zu erwerben und können Inhalte und Zusammenhänge mündlich darstellen.

Eine Prüfung der folgenden Formen:

Klausur, 120 Minuten

Mündliche Prüfung, 30 Minuten

WiSe und SoSe