Module Handbook

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Notes on the module handbook of the department Physics

Die hier dargestellten Studiengang-, Modul- und Kursdaten des Fachbereichs Physik [PHY] befinden sich noch in Entwicklung und sind nicht offiziell.

Die offiziellen Modulhandbücher finden Sie unter https://www.physik.uni-kl.de/studium/modulhandbuecher/ .

Course PHY-PFDI-454-K-5

Theoretische Physik 2 (4V+2U, 8.0 LP)

Course Type

SWS Type Course Form CP (Effort) Presence-Time / Self-Study
- K Lecture with exercise classes (V/U) 8.0 CP 156 h
4 V Lecture 56 h
2 U Exercise class (in small groups) 28 h
(4V+2U) 8.0 CP 84 h 156 h

Basedata

SWS 4V+2U
CP, Effort 8.0 CP = 240 h
Position of the semester 1 Sem. in WiSe
Level [5] Master (Entry Level)
Language [DE] German
Lecturers
Lecturers of the department Physics
Area of study [PHY-TP] Theoretical Physics
Livecycle-State [NORM] Active

Possible Study achievement

  • Verification of study performance: proof of successful participation in the exercise classes (ungraded)
  • Details of the examination (type, duration, criteria) will be announced at the beginning of the course.
    Exercise certificate usually by active participation in the exercises and successful completion of homework.

Contents

Das Modul [PHY-TP2-M-5] Theoretical Physics: Quantum mechanics, statistical mechanics and thermodynamics soll (zusammen mit [PHY-TP1-M-2] Theoretische Physik 1: Theoretische Mechanik, Elektrodynamik) vermitteln, wie theoretische Physiker und Physikerinnen denken. Die Ausbildung in Theoretischer Physik verfolgt ein doppeltes Ziel: zum einen Beherrschung der grundlegenden Konzepte, Methoden und Denkweisen, zum anderen Verständnis für die spezifische Rolle der Theorie im Aufbau der Physik, ihr gedankliches Arsenal an Arbeitsstrategien und Denkformen und ihre Kulturverflechtung. Gerade das zweite Ziel ist für die Lehramtsausbildung fundamental. Es verlangt neben der Behandlung bekannter Einzelthemen entlang der Fachstruktur der Theoretischen Physik (Hauptthemen: Mechanik, Thermodynamik, Elektrodynamik, Quantenmechanik) eine übergeordnete Perspektive, um das Wesen von Physik zu verstehen.

Quantenmechanik:

  • Postulate und mathematischer Formalismus der Quantentheorie (Hilbertraum, Dirac‐Schreibweise)
  • Schrödingergleichung, Eigenwerte und ‐zustände, zeitliche Entwicklung
  • Orts‐ u. Impulsdarstellung, Schrödingerbild, Heisenbergbild (formale Analogie zu Hamiltonscher Mechanik)
  • Eindimensionale Probleme (gebundene Zustände: Quantenpunkte; Streutheorie)
  • Unitäre Transformationen und Symmetrien (Translation, Drehungen)
  • Drehimpuls, Spin, Addition von Drehimpulsen, Spin‐Bahn‐Kopplung
  • Wasserstoffatom, Rydbergatome, wasserstoffähnliche Systeme
  • Harmonischer Oszillator (Nullpunktfluktuationen, quasiklassische Zustände, Molekül‐ und Gitterschwingungen)
  • Pfadintegral‐Formulierung
  • Identische Teilchen
  • Interpretation u. Information in der Quantenphysik (Verschränkung, Bellsche Ungleichung, Quantencomputer)
  • Quantenmechanik geladener Teilchen (minimale Ankopplung, Grundgedanke der Eichtheorien, Aharonov‐Bohm‐Effekt)
  • Zusammenhang zur klassischen Physik (Korrespondenzüberlegungen, Semiklassische Näherungen, Dekohärenz)
  • Störungstheorie (Feinstruktur, Zeeman‐Effekt)

Statistische Mechanik und Thermodynamik:

  • Entartungsfunktion und Entropie
  • Zusammenhang zu Thermodynamischen Variablen
  • Boltzmann‐ und Maxwell‐Verteilung
  • Bose‐Einstein und Fermi‐Dirac‐Verteilung
  • Nichtgleichgewichtsthermodynamik und dissipative Strukturen

Querschnittsthemen (zugleich Wiederholung):

  • Approximationsverfahren der Theoretischen Physik: Linearisierung (z. B. Schwingungen kleiner Amplitude), Stationäre Phase
  • Variationsrechnung

Literature

  • Haake: Einführung in die Theoretische Physik, Physik Verlag
  • Schilcher: Theoretische Physik kompakt für das Lehramt, Oldenbourg

Materials

Current information and materials accompanying the course will be announced in the lecture or on the website of the course.

Registration

Registration for the exercises is required. Details will be announced during the first lecture.

Requirements for attendance (informal)

Courses

Requirements for attendance (formal)

None

References to Course [PHY-PFDI-454-K-5]

Module Name Context
[PHY-TP2-M-5] Theoretical Physics: Quantum mechanics, statistical mechanics and thermodynamics P: Obligatory 4V+2U, 8.0 LP
Course-Pool Name
[PHY-WMMolBP-KPOOL-6] Wahlmodul molekulare Biophysik