Module Handbook

  • Dynamischer Default-Fachbereich geändert auf PHY

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-EP3-M-2

Experimentalphysik 3: Atom- und Quantenphysik (M, 12.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
PHY-EP3-M-2 Experimentalphysik 3: Atom- und Quantenphysik 12.0 CP (360 h)

Basedata

CP, Effort 12.0 CP = 360 h
Position of the semester 1 Sem. in WiSe
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-31.128-SG] B.Ed. LaGR 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-026-K-2
Experimental quantum physics
P 84 h 186 h
U-Schein
ja PL1 9.0 WiSe
1V+1U PHY-PFDI-453-K-2
Mathematik für Physik 3
P 28 h 62 h
U-Schein
ja PL1 3.0 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 PL1.
  • About [PHY-PFDI-453-K-2]: Title: "Mathematik für Physik 3"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 62 h
  • About [PHY-PFDI-453-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.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: written exam (Klausur) (180 Min.)
  • Examination Frequency: Examination only within the course
  • Examination number: 55706 ("Experimentalphysik 3: Atom- und Quantenphysik")

Evaluation of grades

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


Contents

Die Veranstaltung bringt nicht nur eine experimentell orientierte Einführung in die Quantenphänomene, sondern ist auch Vorstufe zur stärker mathematisch orientierten Quantentheorie. Dabei wird auf die mathematischen Methoden aus der Veranstaltung [PHY-PFDI-453-K-2] Mathematik für Physik 3 zurückgegriffen.

[PHY-PFEP-026-K-2] Experimental quantum physics:

Grundlegende Experimente

  • Atome: Bestimmung von Masse und Größe der Atome, Rutherford‐Streuung
  • Photonen: Strahlungsgesetze, Photoeffekt, Comptoneffekt
  • Elektronen: Elementarladung, e/m‐Bestimmung, Interferenzexperimente

Nichtrelativistische Quantenmechanik

  • Materiewellen
  • Schrödingergleichung
  • Unbestimmtheitsrelation
  • Einfache quantenmechanische Systeme
  • Interpretationsfragen, neuere Experimente

Atom‐ und Molekülphysik

  • Quantenmechanik des Wasserstoffatoms
  • Magnetisches Moment und Spin
  • Atombau, Periodensystem
  • Molekülphysik (Bindung, Spektren)

Quantenstatistik

  • Bosonen, Fermionen

[PHY-PFDI-453-K-2] Mathematik für Physik 3:

Vektorräume und Operatoren

  • Operatoren im Hilbert‐Raum
  • Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerte
  • Vertauschungsrelationen
  • Eigenwertprobleme

Spezielle Funktionen

  • Legendre‐Polynome, Kugelflächenfunktionen
  • Hermitesche und Laguerresche Polynome

Elemente der Gruppentheorie

  • Gruppen, Symmetrien, Darstellungen
  • Wellenfunktionen (Symmetrien)
  • Rechen‐ und Näherungsmethoden
  • Variations‐ und Störungsrechnung
  • Monte‐Carlo‐Methoden

Competencies / intended learning achievements

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)

Literature

  • 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.

References to Module / Module Number [PHY-EP3-M-2]

Course of Study Section Choice/Obligation
[PHY-31.128-SG] B.Ed. LaGR Physics B.Ed. Physik (Lehramt an Gymnasien und Realschulen plus) [P] Compulsory
[PHY-66.128-SG] M.Ed. LaBBS Physics Pflichtmodule [P] Compulsory
[PHY-B4.128-SG] ZEP LaG Physics Pflichtmodule [P] Compulsory