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Modul: Experimentalphysik III & IV - Thermodynamik, Quanten und Struktur der Materie


Das hier aufgeführte Modul basiert auf in den Amtlichen Bekanntmachungen der Universität Potsdam veröffentlichten Studien- und Prüfungsordnungen.
Verbindliche Regelungswirkung haben nur die veröffentlichten Ordnungen.


PHY_301: Experimentalphysik III & IV - Thermodynamik, Quanten und Struktur der Materie Anzahl der Leistungspunkte (LP):
18 LP
Modulart (Pflicht- oder Wahlpflichtmodul): Abhängig vom Studiengang (siehe unten)
Inhalte und Qualifikationsziele des Moduls:

Die Studierenden beherrschen die experimentalphysikalischen Konzepte der Thermodynamik, statistischen Physik und der Quantenmechanik. Experimente zur Erläuterung von Begriffen wie der Temperatur, Wärme und Arbeit sind ihnen bekannt. Sie können die Hauptsätze der Thermodynamik zur Beschreibung reversibler und irreversibler Prozesse anwenden. Sie sind mit den thermodynamischen Potentialen vertraut und kennen die Bedeutung der relevanten intensiven und extensiven Zustandsgrößen. Sie kennen das chemische Potential und können es zur Beschreibung von Phasenübergängen und Mischungen anwenden. Sie sind mit der statistischen Definition der Entropie vertraut. Sie kennen den Gleichverteilungssatz, die Boltzmann-Verteilung, die kinetische Gastheorie und die Maxwell-Boltzmann Geschwindigkeitsverteilung. Sie sind mit den charakteristischen Eigenschaften von idealen, realen Gasen und überkritischen Fluiden vertraut und wisse, mit welchen Experimenten man diese nachweist. Sie haben zudem einen Einblick in die Vakuum- und Tieftemperaturphysik. Sie können diffusiven Wärme- und Teilchentransport mathematisch beschreiben.

Sie kennen den schwarzen Strahler und das Plancksche Strahlungsgesetz als grundlegende experimentelle Manifestation der Quantenmechanik. Sie können verschiedene Experimente zum Welle-Teilchen Dualismus insbesondere von Photonen und Elektronen beschreiben. Sie können Wellenpakete zur Beschreibung dieser Phänomene verwenden und mit der quantenmechanischen Unschärferelation in Verbindung bringen. Die Studierenden kennen die Eigenschaften eines Photons, den Comptoneffekt und den Photoeffekt und weitere experimentelle Nachweise der Quantenwelt. Sie können mit Hilfe der Photonenstatistik und den Einsteinkoeffizienten einen Laser beschreiben und mit Kohärenz und Interferenzeigenschaften umgehen. Sie können mit Hilfe der Schrödinger-Gleichung ein Teilchen im Kasten, den Tunnelprozess und den eindimensionalen harmonischen Oszillator beschreiben. Sie kennen den Spin- und Bahndrehimpuls mikroskopischer Teilchen und seine Quantisierung und können Spinresonanz-Experimente beschreiben. Die Studierenden lernen die statistischen Verteilungen der Quantenmechanik und wissen um die Eigenschaften von Quantenmaterie. Sie kennen den Aufbau von Atomen und die experimentellen nachweise Energiezustände und der Schalenstruktur. Sie können die Lösung der Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom nachvollziehen und kennen die Quantenstruktur der Atome. Sie können Mehrelektronensysteme beschreiben und verstehen die Elektronenkonfiguration und das Schalenmodel der Atome auf der Basis der Drehimpulskopplung, des Pauliprinzips und der Hundschen Regeln. Sie kennen Anwendungen und Grenzen des Vektormodells quantenmechanische Drehimpulse. Sie sind mit den Konzepten der Wechselwirkung von Licht mit Atomen vertraut und kennen die spektroskopischen Verfahren in den verschiedenen Spektralbereichen. Sie kennen chemische Bindungen in Molekülen und können sie auf der Basis einfacher quantenmechanischer Konzepte beschreiben. Sie sind mit dem Aufbau der Atomkerne vertraut und können die Bindungsenergie von Kernen auf der Basis des Tröpfen- und Schalenmodells beschreiben. Sie wissen um Kernfusion und Kernspaltung, die innere Struktur der Nukleonen und die radioaktiven Zerfälle. Sie kennen die Einteilung der Elementarteilchen (Standard-Modell) und die Wechselwirkungen zwischen Ihnen. Sie verstehen Zerfall/Umwandlung von Elementarteilchen auf der Basis von Erhaltungssätzen, Invarianzen und Symmetrien.

Im Rahmen dieser inhaltlichen Ausbildung erlernen sie den Umgang mit der Wellengleichung, der Diffusionsgleichung und der Schrödingergleichung und können sie mit geeigneten Ansätzen lösen. Im Rahmen des Praktikums lernen sie Experimente zu den Themen der Vorlesung kennen.

Modul(teil)prüfung (Anzahl, Form, Umfang, Arbeitsaufwand in LP):

Mündliche Prüfung, 45 Minuten

Selbstlernzeit (in Zeitstunden (h)): 330

Veranstaltungen
(Lehrformen)
Kontaktzeit
(in SWS)
Prüfungsnebenleistungen
(Anzahl, Form, Umfang)
Lehrveranstaltungsbegleitende Modul(teil)prüfung
(Anzahl, Form, Umfang)
Für den Abschluss des Moduls Für die Zulassung zur Modulprüfung
Experimentalphysik III: Quanten, Materie, Thermodynamik (Vorlesung und Übung) 6 -

Bearbeitung von Übungsaufgaben

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Laborübung zu Experimentalphysik III: Quanten, Materie, Thermodynamik (Übung) 1

Bericht

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Experimentalphysik IV: Atome, Kerne, Elementarteilchen (Vorlesung und Übung) 6 -

Bearbeitung von Übungsaufgaben

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Laborübungen zur Experimentalphysik IV: Atome, Kerne, Elementarteilchen (Übung) 1

Bericht

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Häufigkeit des Angebots:

WiSe: V+Ü Experimentalphysik III; SoSe: V+Ü Experimentalphysik IV, WiSe und SoSe: Laborübungen

Voraussetzung für die Teilnahme am Modul: keine
Anbietende Lehreinheit: Physik
Zuordnung zu Studiengängen Modulart
Bachelor of Science Physik WiSe 2015/16 Pflichtmodul
Bachelor of Science Geowissenschaften WiSe 2019/20 Wahlpflichtmodul
2005 PULS-Team Universität Potsdam
Letzte Aktualisierung 17 Oct 2019 / Version 685f17f3
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