PHY.03161.01 - Struktur der Materie (LAG) (Complete module description)
PHY.03161.01 | 10 CP |
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Module label | Struktur der Materie (LAG) |
Module code | PHY.03161.01 |
Semester of first implementation | |
Faculty/Institute | Institut für Physik |
Module used in courses of study / semesters |
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Responsible person for this module | |
Further responsible persons |
Prof. Dr. Wolf Widdra, PD Dr. Angelika Chassé |
Prerequisites | |
Skills to be acquired in this module | Verständnis und Kenntnis der Struktur der Materie: Grundlegende Konzepte vom Atom zum Festkörper. Aufbauend auf den Grundkonzepten der klassischen Mechanik und der Quantenmechanik wird die theoretische Beschreibung auf statistische Ensembles erweitert. Mit diesem Verständnis soll die Vorgehensweise und der Kenntnisstand der Experimentalphysik im Bereich der Struktur der Materie mit Schwerpunkt Atom-, Molekül- und Kernphysik sowie Physik der kondensierten Materie vermittelt werden. Es sollen dabei thematische Schwerpunkte betont werden, die enge Verknüpfungen zur Alltagswelt von Schülern ermöglichen. |
Module contents | `Atom-, Kern- und Molekülphysik` a. Entwicklung der Atomvorstellung, grundlegende `Quanten`-Experimente b. Bohrsches Atommodell, Welle-Teilchen Problematik c. Grundlagen der Quantenmechanik, Wasserstoffatom d. Atome mit mehreren Elektronen e. Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung f. Moleküle, Bindungen, Orbitale g. Atome/Moleküle mit externen Feldern, Einführung Spektroskopische Methoden h. Aufbau des Atomkerns, Kernkräfte, Kernmodelle und -zerfälle, Kernenergie, Kernfusion, Elementsynthese in Sternen `Statistische Physik` a. Klassische statistische Mechanik (Gleichgewicht, Entropie, Temperatur, Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Beispiele: Ideales Gas, Idealer Paramagnet) b. Statistik und Thermodynamik (Statistische Ensemble, thermodynamische Potentiale, Response-Funktionen, thermische Eigenschaften von realen Gasen) c. Quantenstatistik (Elektronengas in Metallen, Photonengas, Wärmekapazität von Festkörpern) `Festkörperphysik` a. Chemische Bindung und Wechselwirkungen in kondensierter Materie b. Kristallstruktur: Einheitszelle, Kristallgitter, reziprokes Gitter, Brillouinzonen, Streubedingungen und Strukturanalyse c. Dynamik des Kristallgitters: Phononen, akustische und optische Phononen, Zustandsdichte und spezifische Wärme d. Elektronen im Festkörper: Metalle, Halbleiter, Dotierung, Gitterfehler, Elektronische Bauelemente (Diode, Transistor) e. Magnetismus: Dia-, Para- und Ferromagnetismus, Hall-Effekt, Zyklotron-Resonanz f. Supraleitung, Meissner-Effekt, Cooper-Paare g. Struktur ungeordneter Festkörper, Gläsern, Flüssigkristallen, Flüssigkeiten und Polymeren |
Forms of instruction |
Lecture (2 SWS)
Seminar (1 SWS) Lecture (2 SWS) Lecture (2 SWS) Seminar (1 SWS) Seminar (1 SWS) Course |
Languages of instruction | German, English |
Duration (semesters) | 2 Semester Semester |
Module frequency | jedes Studienjahr beginnend im Sommersemester |
Module capacity | unlimited |
Time of examination | |
Credit points | 10 CP |
Share on module final degree | Course 1: %; Course 2: %; Course 3: %; Course 4: %; Course 5: %; Course 6: %; Course 7: %. |
Share of module grade on the course of study's final grade | 1 |
Module course label | Course type | Course title | SWS | Workload of compulsory attendance | Workload of preparation / homework etc | Workload of independent learning | Workload (examination and preparation) | Sum workload |
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Course 1 | Lecture | Vorlesung `Atom- und Molekülphysik` | 2 | 0 | ||||
Course 2 | Seminar | Seminar `Atom- und Molekülphysik` | 1 | 0 | ||||
Course 3 | Lecture | Vorlesung `Festkörperphysik` | 2 | 0 | ||||
Course 4 | Lecture | Vorlesung `Statistische Physik` | 2 | 0 | ||||
Course 5 | Seminar | Seminar `Statistische Physik` | 1 | 0 | ||||
Course 6 | Seminar | Seminar `Festkörperphysik` | 1 | 0 | ||||
Course 7 | Course | Selbststudium | 0 | |||||
Workload by module | 300 | 300 | ||||||
Total module workload | 300 |
Examination | Exam prerequisites | Type of examination | |
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Course 1 | |||
Course 2 | |||
Course 3 | |||
Course 4 | |||
Course 5 | |||
Course 6 | |||
Course 7 | |||
Final exam of module | mündl. Prüfung, Seminarvortrag oder Klausur `Atom- und Molekülphysik`, mündl. Prüfung, Seminarvortrag oder Klausur `Statistische Physik`, mündl. Prüfung, Seminarvortrag oder Klausur `Festkörperphysik` |
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Exam repetition information |
Prerequisites and conditions | Prerequisites | Frequency | Compulsory attendance | Share on module grade in percent |
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Course 1 | Summer semester | No | % | |
Course 2 | Summer semester | No | % | |
Course 3 | Winter semester | No | % | |
Course 4 | Winter semester | No | % | |
Course 5 | Winter semester | No | % | |
Course 6 | Winter semester | No | % | |
Course 7 | Summer or winter semester | No | % |