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/ .

Module PHY-EP2-ZEP-Gym-M-2

Experimentalphysik 2: Elektrodynamik, Optik (M, 16.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
PHY-EP2-ZEP-Gym-M-2 Experimentalphysik 2: Elektrodynamik, Optik 16.0 CP (480 h)

Basedata

CP, Effort 16.0 CP = 480 h
Position of the semester 2 Sem. from SuSe
Level [2] Bachelor (Fundamentals)
Language [DE] German
Module Manager
Lecturers
Lecturers of the department Physics
Area of study [PHY-LA] Teacher Training Programme (Physics)
Reference course of study [PHY-B4.128-SG] ZEP LaG 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.
4V+2U PHY-PFEP-023-K-2
Electromagnetism and optics
P 84 h 156 h
U-Schein
ja PL1 8.0 SuSe
2V+1U PHY-PFTP-044A-K-2
Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik
P 42 h 78 h
U-Schein
ja PL2 4.0 SuSe
2V+1U PHY-PFTP-044B-K-2
Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik
P 42 h 78 h
U-Schein
ja PL3 4.0 WiSe
  • About [PHY-PFEP-023-K-2]: Title: "Electromagnetism and optics"; Presence-Time: 84 h; Self-Study: 156 h
  • About [PHY-PFEP-023-K-2]: 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.
  • About [PHY-PFTP-044A-K-2]: Title: "Theoretische Grundlagen der klassischen Mechanik"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [PHY-PFTP-044A-K-2]: 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 PL2.
  • About [PHY-PFTP-044B-K-2]: Title: "Theoretische Grundlagen der Elektrodynamik"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [PHY-PFTP-044B-K-2]: 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 PL3.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: written exam (Klausur) (120 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Examination achievement PL2

  • Form of examination: written exam (Klausur) (90 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Examination achievement PL3

  • Form of examination: written exam (Klausur) (90 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Evaluation of grades

All partial module examinations have to be passed. The module grade is the weighted average of the partial examination grades according to the following weights:


Contents

  • Elektrostatik
  • elektrischer Strom
  • Magnetostatik
  • zeitlich veränderliche Felder
  • Maxwell-Gleichungen
  • elektrotechnische Anwendungen
  • elektromagnetische Schwingungen
  • elektromagnetische Wellen im Vakuum
  • elektromagnetische Wellen in Materie
  • geometrische Optik
  • Interferenz und Beugung
  • Streuung
  • optische Instrumente
  • neue Techniken der Optik
  • Lagrange’sche Mechanik:
    • Konfigurationsraum und generalisierte Koordinaten
    • Zwangsbedingungen
    • Lagrange-Funktion
    • Euler-Lagrange-Gleichungen
    • Noether-Theorem
    • Starrer Körper
    • Variationsrechnung
    • Wirkung
    • Relativistische Dynamik einer Punktladung im elektromagnetischen Feld
  • Hamilton’sche Mechanik:
    • Phasenraum
    • Hamilton-Funktion
    • kanonische Bewegungsgleichungen
    • Kanonische Transformationen
    • Satz von Liouville
  • Lösungsmethoden in der Elektrodynamik:
    • Green’sche Funktionen
    • Spiegelladungen
    • retardierte Potenziale
    • Randwertproblem
    • Separation
    • Multipolentwicklung
    • Makroskopische und mikroskopische Felder
    • Elektromagnetische Wellen
    • Strahlung
    • Dispersion und Ausbreitung in Medien
  • Fundamentale Aspekte der Elektrodynamik:
    • Skalares und Vektorpotential sowie Eichtransformationen
    • Erhaltungssätze für Ladung, Energie, Impuls, Drehimpuls
    • Lorentz-Transformationen der elektromagnetischen Felder
    • relativistische Formulierung der Elektrodynamik

Competencies / intended learning achievements

[PHY-EP2-M-2] Experimentalphysik 2: Elektrodynamik, Optik:

Studierenden

  • verfügen über ein sicheres und strukturiertes Wissen zu den genannten Begriffen und kennen die einschlägigen Kerngedanken und Schlüsselexperimente;
  • kennen die Messmethoden und Größenordnungen der zentralen Größen und verfügen über die Fähigkeit zur Anwendung und quantitativen Behandlung einschlägiger Probleme;
  • kennen mathematische Begriffe und Methoden und können sicher mit ihnen umgehen;
  • können mathematische Formalismen zur Lösung physikalischer Problemstellungen anwenden.

[PHY-TP1-M-2] Theoretische Physik 1: Theoretische Mechanik, Elektrodynamik:

Die Studierenden

  • beherrschen die grundlegenden Konzepte, Methoden und Denkweisen der theoretischen Physik;
  • verstehen das Wechselspiel von Theoretischer Physik und Experimentalphysik, den Beitrag der Theoretischen Physik zu Begriffsbildung und Begriffsgeschichte, die wichtigsten Arbeitsstrategien und Denkformen der Theoretischen Physik sowie die Kulturverflechtung und den Kultur- und Zivilisationsbeitrag der Theoretischen Physik;
  • entwickeln die Fähigkeit, die spezifische Rolle der Theorie im Aufbau der Physik, ihr gedankliches Arsenal an Arbeitsstrategien und Denkformen und ihre Kulturverflechtung an schulrelevanten Beispielen zu verdeutlichen.

Literature

  • Demtröder: Experimentalphysik 2, Springer
  • Meschede: Gerthsen Physik, Springer
  • Goldstein, Poole, Safko: Klassische Mechanik, Wiley-VCH
  • Nolting: Grundkurs Theoretische Physik, Bd. 1 bis 2, Springer-Verlag
  • Jackson: Klassische Elektrodynamik, De Gruyter
  • Nolting: Grundkurs Theoretische Physik, Band 3, Springer-Verlag

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)

None

Requirements for attendance (formal)

None

References to Module / Module Number [PHY-EP2-ZEP-Gym-M-2]

Course of Study Section Choice/Obligation
[PHY-B4.128-SG] ZEP LaG Physics Pflichtmodule [P] Compulsory