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-M-2

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

Module Identification

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

Basedata

CP, Effort 16.0 CP = 480 h
Position of the semester 3 Sem. from SuSe
Level [2] Bachelor (Fundamentals)
Language [DE] German
Module Manager
Lecturers
+ further Lecturers of the department Physics
Area of study [PHY-LA] Teacher Training Programme (Physics)
Reference course of study [PHY-B2.128-SG] ZEP LaRSP Physics
Livecycle-State [NORM] Active

Notice

Es sind Wahlpflichtveranstaltungen im Umfang von mindesten 8 LP zu belegen.

Module Part #A "Elektromagnetismus und Optik" (Obligatory, 8.0 LP)

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
  • 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.

Module Part #B "Experimentelle Quantenphysik" (Obligation to choose, 9.0 LP)

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-026-K-2
Experimental quantum physics
P 84 h 186 h
U-Schein
ja PL2 9.0 WiSe
  • About [PHY-PFEP-026-K-2]: Title: "Experimental quantum physics"; Presence-Time: 84 h; Self-Study: 186 h
  • About [PHY-PFEP-026-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.

Module Part #C "Experimentalphysik 4" (Obligation to choose, 8.0 LP)

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-028-K-6
Experimentalphysik 4
P 84 h 96 h
U-Schein
ja PL3 6.0 SuSe
1L PHY-PRAKT-028-K-3
Praktikum zu Experimentalphysik 4
P 14 h 46 h
L-Schein
- no 2.0 WiSe/SuSe
  • About [PHY-PFEP-028-K-6]: Title: "Experimentalphysik 4"; Presence-Time: 84 h; Self-Study: 96 h
  • About [PHY-PFEP-028-K-6]: 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.
  • About [PHY-PFEP-028-K-6]:
    Die Lehrveranstaltung [PHY-PFEP-028-K-6] Experimentalphysik 4 wird in den Zertifikatsstudiengängen für Lehramt an Realschulen plus und Berufsbildenden Schulen mit 6 LP bewertet. Der Arbeitsaufwand wird durch reduzierte Anforderungen in den Übungen angepasst.
  • About [PHY-PRAKT-028-K-3]: Title: "Praktikum zu Experimentalphysik 4"; Presence-Time: 14 h; Self-Study: 46 h
  • About [PHY-PRAKT-028-K-3]: The study achievement [L-Schein] proof of successful participation in the practical course / lab must be obtained.

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) (180 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course

Examination achievement PL3

  • Form of examination: written or oral examination
  • Examination Frequency: irregular (by arrangement)
    Klausur (90-120 Min.) oder mündlich (30-45 Min.)

Evaluation of grades

All partial module examinations have to be passed. The module grade is the arithmetic mean of all partial examination grades.


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
  • Eigenschaften von Atomen: Größe, Ladung, Masse, innere Struktur
  • Wechselwirkung Licht mit Materie: Strahlungsgesetze, Photoeffekt, Compton-Effekt, Thomson- und Rayleigh-Streuung
  • Materiewellen: de Broglie Wellenlänge, Teilchenbeugung, Wellenpakete, Unschärfe-Beziehung, Interferometrie
  • Atomphysik: Spektrallinien, Bahndrehimpuls, magnetisches Moment, Spin-Bahn-Wechselwirkung, Einelektronensysteme, optische Übergänge, Absorption und Emission von Licht, Auswahlregeln, Mehrelektronensysteme
In dieser Übersichtsveranstaltung werden wesentliche Resultate der modernen physikalischen Forschung auf phänomenologischem Niveau vermittelt.

Wiederholung Atom‐ und Molekülphysik

Festkörperphysik

  • Kristallstruktur, Bindungsmechanismen; mechanische, thermische, elektrische und optische Eigenschaften; Halbleiter

Kernphysik

  • experimentelle Methoden, Detektoren; Aufbau des Atomkerns; Radioaktivität; Kernspaltung und Kernfusion; technische und medizinische Anwendungen; Strahlenschutz

Elementarteilchenphysik und Kosmologie

  • Teilchenbeschleuniger; Klassifizierung der Elementarteilchen; fundamentale

Wechselwirkungen; Standardmodell

Zwei Experimente aus dem Kanon des [PHY-PRAKT-522-K-3] Advanced physics labs:

fortgeschrittene Experimente aus Atom-, Molekül-, Festkörper-, Kernphysik und Optik

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-EP3-M-2] Experimentalphysik 3: Atom- und Quantenphysik:

Die Studierenden

  • haben sichere und strukturierte Kenntnisse zu den grundlegenden Inhalten, sichere Kenntnis der einschlägigen Kerngedanken und Schlüsselexperimente sowie der Messmethoden und Größenordnungen der zentralen Größen;
  • verfügen über die Fähigkeit zur Beantwortung begrifflicher und experimenteller Fragen und über die sichere Fähigkeit in der mathematischen Beschreibung einfacher funktionaler Zusammenhänge zur Behandlung entsprechender Probleme;
  • besitzen Grundkenntnisse der mathematischen Beschreibung auf höherem Niveau (insbes. Schrödingergleichung)

[PHY-EP4-M-3] Experimentalphysik 4: Festkörper‐, Kern‐, Elementarteilchenphysik:

Die Studierenden

  • besitzen strukturiertes Wissen zu den genannten Begriffen; sie haben Kenntnis der einschlägigen Kerngedanken und Schlüsselexperimente sowie der Messmethoden und Größenordnungen der zentralen Größen;
  • verfügen über die Fähigkeit zur quantitativen Behandlung einfacher einschlägiger Probleme.

Literature

  • Demtröder: Experimentalphysik 2, Springer
  • Meschede: Gerthsen Physik, Springer
  • Demtröder: Experimentalphysik 3, Atome, Moleküle, Festkörper; Springer
  • Haken, Wolf: Atom- und Quantenphysik, Springer
  • Mayer-Kuckuk: Atomphysik, Teubner
  • Otter, Honecker: Atome-Moleküle-Kerne, Band I: Atomphysik, Teubner
  • Alonso-Finn: Physik III, Inter. European Editions
  • Bethge, Gruber: Physik der Atome und Moleküle, VCH
References will be announced in the course or on the website of the course.

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.

[PHY-PRAKT-028-K-3] Praktikum zu Experimentalphysik 4:

[PHY-PRAKT-028-K-3:Anmeldung

Requirements for attendance (informal)

depending on choice, see respective course description

Requirements for attendance (formal)

None

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

Course of Study Section Choice/Obligation
[PHY-B2.128-SG] ZEP LaRSP Physics Wahlpflichtmodule [WP] Compulsory Elective
[PHY-B5.128-SG] ZEP LaBBS Physics Wahlpflichtmodule [WP] Compulsory Elective