Module Handbook

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Module PHY-E1-M-3

Physics of condensed matter and statistical physics (M, 20.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
PHY-E1-M-3 Physics of condensed matter and statistical physics 20.0 CP (600 h)

Basedata

CP, Effort 20.0 CP = 600 h
Position of the semester 2 Sem. from SuSe
Level [3] Bachelor (Core)
Language [DE] German
Module Manager
Lecturers
Area of study [PHY-PHY] Physics
Reference course of study [PHY-82.128-SG] B.Sc. Physics
Livecycle-State [NORM] Active

Courses

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
5V+2U PHY-PFEP-050-K-3
Molecular and solid state physics
P 98 h 232 h
qU-Schein
ja PL1 11.0 SuSe
4V+2U PHY-PFTP-038-K-3
Thermodynamics and statistics
P 84 h 186 h
U-Schein
ja PL1 9.0 WiSe
  • About [PHY-PFEP-050-K-3]: Title: "Molecular and solid state physics"; Presence-Time: 98 h; Self-Study: 232 h
  • About [PHY-PFEP-050-K-3]: The study achievement "[qU-Schein] proof of successful participation in the exercise classes (incl. written examination)" must be obtained.
    • It is a prerequisite for the examination for PL1.
  • About [PHY-PFTP-038-K-3]: Title: "Thermodynamics and statistics"; Presence-Time: 84 h; Self-Study: 186 h
  • About [PHY-PFTP-038-K-3]: The study achievement "[U-Schein] proof of successful participation in the exercise classes (ungraded)" must be obtained.
    • It is a prerequisite for the examination for PL1.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: oral examination (45-60 Min.)
  • Examination Frequency: irregular (by arrangement)
  • Examination number: 57210 ("Physics of condensed matter and statistical physics")

Evaluation of grades

The grade of the module examination is also the module grade.


Contents

  • Molekülphysik:
    • Potentialkurven
    • Atom- und Molekülorbitale
    • Drehimpulse und Symmetrien in zweiatomigen Molekülen
    • Bindung in H2
    • kovalente Bindung
    • Coulomb-, Austausch- und Überlappintegral
    • Typen der Molekülbindung
    • Rotation und Schwingung zweiatomiger Moleküle
    • Normalmoden mehratomiger Moleküle
    • IR- und Raman-Effekt
    • elektronische Übergänge
    • Franck-Condon-Prinzip
  • Festkörperphysik:
    • Struktur des Kristallgitters
    • Beugung an periodischen Strukturen
    • chemische Bindung im Festkörper
    • Dynamik und thermische Eigenschaften von Kristallgittern (Phononen)
    • freie Elektronen im Festkörper
    • Elektronen im periodischen Potential
    • Transportphänomene
    • Halbleiter (Leitfähigkeit, Dotierung, pn-Übergang, Schottky-Modell)
    • Magnetismus (Para-, Diamagnetismus, Ferromagnetismus)
    • Supraleitung (Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Supraleiter 1. und 2. Art)
    • optische/dielektrische Eigenschaften von Festkörpern
  • Phänomenologische Thermodynamik:
    • Gleichgewichtszustand, Temperatur, innere Energie, Entropie
    • thermodynamische Potentiale, Zustandsgleichungen, Zustandsänderungen, Stabilität der Materie.
  • Statistische Mechanik:
    • Entropiefunktionale und statistische Gesamtheiten
    • Thermodynamische Potentiale in der klassischen statistischen Mechanik und in der Quantenstatistik
    • Anwendung auf ideale Systeme: Bose- und Fermigas, Photonen, spezifische Wärme des Festkörpers
    • Nichtgleichgewicht und Streben ins Gleichgewicht: Boltzmann Gleichung, Phasenübergänge.

Competencies / intended learning achievements

Die Studierenden erwerben Kenntnisse und ein Verständnis der grundlegenden Begriffe, Konzepte, und Phänomene der Molekülphysik sowie der Physik der kondensierten Materie. Die umfasst auch grundlegende Kenntnisse in der theoretischen Modellierung von Problemen der phänomenologischen Thermodynamik und der Statistik. Sie erlangen Kompetenz zur selbstständigen Bearbeitung von Problemstellungen in den genannten Themenbereichen.

Literature

  • Kittel: Einführung in die Festkörperphysik
  • Ibach, Lüth: Festkörperphysik
  • Haken, Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie
  • Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, Wiley-VCH
  • Schwabl: Statistische Mechnik, Springer
  • Pathria: Statistical Mechanics, Pergamon Press
  • Landau-Lifschitz: Statistische Physik, Akademie-Verlag
  • Baierlein: Thermal Physics, Cambridge University Press
  • Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, Wiley

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 of the module (informal)

Modules:

Requirements for attendance of the module (formal)

None

References to Module / Module Number [PHY-E1-M-3]

Course of Study Section Choice/Obligation
[PHY-82.128-SG] B.Sc. Physics [Core Modules (non specialised)] Ergänzungsmodule [P] Compulsory
[MAT-88.105-SG] M.Sc. Mathematics [Subsidiary Topic] Subsidiary Topic (Minor) [WP] Compulsory Elective
[MAT-88.118-SG] M.Sc. Industrial Mathematics [Subsidiary Topic] Subsidiary Topic (Minor) [WP] Compulsory Elective