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Grundlagen der Modernen Physik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Grundlagen der Modernen Physik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Medizinische Physik, Master, SO 01.10.2025
Code: MP3102.PHY
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V+1U (5 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 1
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 31.03.2019]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MP2102.PHY (P213-0025) Medizinische Physik, Master, ASPO 01.04.2019 , 1. Semester, Pflichtfach
MP3102.PHY Medizinische Physik, Master, SO 01.10.2025 , 1. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 75 Veranstaltungsstunden (= 56.25 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 93.75 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Robert Lemor
Dozent/innen: Prof. Dr. Robert Lemor

[letzte Änderung 29.11.2024]
Lernziele:
Die Studierenden können die Grenzen der "klassischen Physik" des Bachelorstudiums benennen. Sie können die wesentlichen Annahmen und Voraussetzung der "modernen" Physik und die dadurch beschriebenen bzw. vorhergesagten Phänomene erläutern:  
- Wann ist es sinnvoll, Optik durch Wellen zu beschreiben?
- Wann ist es sinnvoll, Materie durch Wellen zu beschreiben? Was bedeutet das?
- Was für Systeme werden duch die Quantenmechanik beschrieben?
- Welches ist der Zusammenhang zwischen klassischen (makroskopischen) und quantenmechanischen Systemen?
- Was für Systeme werden durch die (spezielle) Relativitätstheorie beschrieben?
Sie können die wesentlichen Rechenmethoden der Quantenmechanik auf einfache Systeme, insbesondere der Atomphysik und Quantenoptik anwenden.
Sie können relativistische Bewegungen grafisch und in Formeln darstellen und die wichtigsten relativistischen Effekte beschreiben, quantitativ berechnen, und abschätzen, wann eine relativistische Betrachtung notwendig ist.

[letzte Änderung 15.04.2019]
Inhalt:
Rekapitulation Wellen
- Licht- und Schallwellen
- Wellenausbreitung und Interferenzphänomene
- Wellenpakete
 
Spezielle Relativitätstheorie (Hering-Martin-Stohrer, Kapitel 10)
- Grundlagen: Relativität des Bezugssystems, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
- Lorentz-Transformation, Minkowski-Diagramm
- Relativistische Effekte: Längenkontraktion, Zeitdilatation, Addition der Geschwindigkeiten
- Relativistische Dynamik, insbesondere Massenzunahme
- Doppler-Effekt des Lichts
 
Quantenphysik (Demtröder, Bd. 3)
Entwicklung der Quantenphysik
- Experimentelle Hinweise auf den Teilchencharakter elektromagnetischer Strahlung
- Der Wellencharakter von Teilchen
- Materiewellen und Wellenfunktionen
- Die Quantenstruktur der Atome
- Was unterscheidet die Quantenphysik von der klassischen Physik?
Grundlagen der Quantenphysik
- Die Schrödingergleichung
- Anwendungsbeispiele der stationären Schrödingergleichung
- Mehrdimensionale Probleme
- Operatoren, Erwartungswerte und Eigenfunktionen, Drehimpuls
Das Wasserstoffatom
- Schrödingergleichung für Einelektronen-Atome
- Zeeman-Effekt
- Spin

[letzte Änderung 15.04.2019]
Literatur:
Alonso, Marcelo; Finn, Edward J.: Quantenphysik und Statistische Physik, Oldenbourg, (akt. Aufl.)
Demtröder, Wolfgang: Experimentalphysik: Band 3: Atome, Moleküle und Festkörper, Springer Spektrum, (akt. Aufl.)
Hering, Ekbert; Martin, Rolf; Stohrer, Martin: Physik für Ingenieure, Springer Vieweg, (akt. Aufl.)

[letzte Änderung 15.04.2019]
 
[Thu Dec  5 03:18:11 CET 2024, CKEY=mpmMP2102.PHY, BKEY=mpm2, CID=MP3102.PHY, LANGUAGE=de, DATE=05.12.2024]