Experimentalphysik 3 - Optik und Quantenphysik
Klausurtermin: Montag, 20.02.2023, 13:00 - 16:00
Nachklausurtermin: Montag, 27.03.2023, 13:00 - 16:00
Lehrformen (SWS / Präsenzzeit / Selbststudium)
- Vorlesung „Experimentalphysik 3 - Optik und Quantenphysik“ (4 SWS / 60 h / 100 h)
- Übung „Experimentalphysik 3 - Optik und Quantenphysik“ (2 SWS / 30 h / 50 h)
Prüfungen (Dauer; Wichtung) und Prüfungsvorleistungen
Klausur (180 min; ×1)
Prüfungsvorleistung: Wöchentlich ausgegebene Übungsaufgaben zu Fragen aus dem Bereich des Modulinhalts. Für die Lösung werden Punkte vergeben. Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung ist der Erwerb von 50% der möglichen Punkte des gesamten Semesters.
Ziele:
Die Studierenden erfassen die grundlegenden Begriffe, Phänomene und Konzepte der Optik und Quantenphysik. Nach aktiver Teilnahme am Modul sind sie in der Lage, Aufgaben aus der Optik und Quantenphysik zu analysieren und selbstständig zu lösen. Sie können die erworbenen Kenntnisse auf typische Experimente anwenden und auf neue Problemstellungen übertragen. Sie sind in der Lage, mit Begriffen der Optik und Quantenphysik wissenschaftlich zu diskutieren und ihre Lösungen zu Aufgaben der Optik und Quantenphysik argumentativ darzustellen und zu begründen.
Inhalt:
Optik:
- Elektromagnetische Wellen: Wellengleichung, elektromagnetisches Spektrum, ebene und Kugelwellen, Energietransport und Poynting-Vektor, Polarisation, Reflexion und Transmission, Fresnelsche Formeln, Hertzscher Dipol
- Spezielle Relativitätstheorie - Geometrische Optik: Reflexion, Brechung, Spiegel, Linsen, Prismen, Optische Instrumente, Dispersion, Abbildungsfehler
- Wellenoptik: Huygenssches Prinzip, Beugung, Interferenz, Kohärenz, Interferometer, Einzel- und Doppelspalt, Beugungsgitter
Grundlagen der Quantenphysik:
- Photoeffekt, Schwarzkörperstrahlung, Photonengas, Plancksches Strahlungsgesetz, Rutherford-Streuung, Bohrsches Atommodell, Welle-Teilchen-Dualismus
- Wellenfunktion, Schrödinger-Gleichung, Quantenzustände, Potentialtopf, Tunneleffekt,
Korrespondenzprinzip, Unschärferelation
Literatur:
- Demtröder "Elektrizität und Optik",
Springer-Verlag 2009
- H. Pfeifer/ H. Schmiedel: Grundwissen Experimentalphysik 1997
- D. Meschede: Gerthsen Physik 2015
- P.A. Tipler, G. Mosca: Physik 2015
- P.W. Atkins: Physikalische Chemie 2010
- Trainer/in: Marco Becker
- Trainer/in: Jonas Gleichmann
- Trainer/in: lecture hall
- Trainer/in: Ricardo Kallauke
- Trainer/in: Hans Kubitschke
- Trainer/in: Axel Märcker
- Trainer/in: Jasmin Riedel
- Trainer/in: Jörg Schnauß