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Quantenphysik (QPNV)5 ECTS (englische Bezeichnung: Quantum Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Quantenphysik)
Modulverantwortliche/r: Jan-Peter Meyn Lehrende:
Günter Zwicknagel
Startsemester: |
WS 2018/2019 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
45 Std. | Eigenstudium: |
105 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Quantenphysik LANV/Optik und Quanteneffekte
(Vorlesung, 2 SWS, Günter Zwicknagel, Fr, 14:00 - 15:30, 2.031; Einzeltermin am 15.2.2019, 14:00 - 15:45, 2.031; Klausur am 15.02.2019 im Hörsaal 2.031)
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Übungen zur Vorlesung Quantenphysik
(Übung, 1 SWS, Günter Zwicknagel, Fr, 15:30 - 16:15, 2.031)
Inhalt:
1. Situation vor Etablierung der Quantenphysik am Ende des 19. Jh. und Anfang des 20. Jh.
(a) Errungenschaften und offene Fragen der klassischen Physik
(b) Neue Befunde zur Licht-Materie-Wechselwirkung, Welleneigenschaften des Elektrons
2. Quantennatur des Lichts
(a) Wellencharakter des Lichts, Beugung und Interferenz am Einfach- und Mehrfachspalt
(b) Teilchencharakter des Lichts:
Fotoeffekt, Photonhypothese, Energie und Impuls des Photons, Compton-Effekt
(c) Strahlung des schwarzen Körpers:
Experimentelle Befunde und Erklärungsversuche im Rahmen der klassischen Physik
Wellen/Moden im Hohlraum als Ensemble von harmonischen Oszillatoren
Quantenhypothese und Plancksches Strahlungsgesetz 3. Materiewellen
(a) Welleneigenschaften des Elektrons
(b) Materiewellen, De Broglie Wellenlänge, Interferenz von Atomen/Molekülen (z.B. C60)
(c) Interferenzexperimente mit einzelnen Quantenobjekten (Elektronen, Photonen):
Doppelspaltexperimente, Welle-Teilchen Dualismus, stochastische Messergebnisse
Strahlteiler und Interferometer
(d) Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Wellenfunktionen
(e) Messungen an Quantenobjekten, Veränderung des Zustandes durch Messung
(f) Unbestimmtheitsrelation, Konsequenzen für gebundene Zustände
4. Quantennatur der Atome, quantenhafte Energieaufnahme/-abgabe
(a) Linienspektren, Röntgenspektren, Franck-Hertz Versuch
(b) Existenz diskreter Energiezustände der Atome, Bohrsches Atommodell
5. Schrödingergleichung
(a) Wellengleichungen in der klassischen Physik
(b) Wellengleichung für Materiewellen: Zeitabhängige Schrödingergleichung
(c) Freies Teilchen, Wellenpakete
(d) Stationäre Schrödingergleichung
(e) Zustände/Eigenfunktionen eindimensionaler Systeme:
Gebundene Zustände: Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden, endlich tiefer Topf
Streuzustände
Reflexion und Transmission an Potentialstufen/-barrieren, Resonanzen, Tunneleffekt
(f) Harmonischer Oszillator (1D)
(g) 3D-Potentialtöpfe, 3D harmonischer Oszillator
(h) Wellenfunktionen, Orbitale und Quantenzahlen des Wasserstoffatoms
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung der Quantenphysik gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- 128#74#H: ab 3. Semester
(Po-Vers. 2013 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Mittelschulen) | Module Fachwissenschaft Physik | Quantenphysik)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "128#71#H", "128#72#H", "Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)", "Berufspädagogik Technik (Master of Education)", "Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Realschulen)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen:
Vorlesung und Übung Quantenphysik LANV: Optik und Quanteneffekte (Prüfungsnummer: 64901)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 64901 Klausur zu Quantenphysik: Optik und Quanteneffekte (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 90, 5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2018/2019, 1. Wdh.: WS 2018/2019 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Günter Zwicknagel (060336) |
- Termin: 15.02.2019, 14:00 Uhr, Ort: 2.031
Termin: 14.02.2020, 14:00 Uhr, Ort: 2.031
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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