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Experimentalphysik 3: Optik und Quanteneffekte (EP-3)7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Experimental Physics 3: Optics and Quantum Effects)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimental Physics 3: Optics and Quantum Phenomena)
Modulverantwortliche/r: Vahid Sandoghdar, Dozenten der experimentellen Physik Lehrende:
Vahid Sandoghdar
Start semester: |
WS 2021/2022 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Language: |
Deutsch |
Lectures:
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Experimentalphysik 3 für Physik-Studierende: Optik und Quantenphänomene
(Vorlesung, 4 SWS, N.N., Tue, Fri, 8:00 - 10:00, HH)
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Übungen zu Experimentalphysik 3 für Physik-Studierende: Optik und Quantenphänomene
(Übung, 2 SWS, N.N. et al., Fri, 10:00 - 12:00, HE, SR 02.779, SR 01.779, SRLP 0.179, SR 00.103, SR 01.332; Thu, 8:00 - 10:00, SRTL (307), HE, SR 02.779)
Inhalt:
Optik und Quantenphänomene
Belege für die Wellennatur des Lichts, Herleitung der Wellengleichung aus den Maxwell-Gleichungen, Lösungen in Form von ebenen Wellen, Kugelwellen, monochromatische
Felder
Einzelstreuer (getriebener Dipol, Lichtstreuung), Feldausbreitung im homogenen Material,
Polarisation und Stromdichte, modifizierte Maxwell-Gleichungen, modifizierte
Wellengleichung, Stetigkeitsbedingungen an Grenzflächen, Brechungsgesetz,
Fresnelformeln, Brewsterwinkel, Totalreflexion, frustrierte Totalreflexion und
Tunneleffekt bei Licht, Polarisation des Materials (Suszeptibilität, Dispersion)
Strahlenoptik, Matrizenoptik (Prinzip, Anwendung auf Linsen, Abbildungen), Hauptebenen, Abbildungsfehler (chromatische Aberrationen, Fehler für monochromatische
Wellen), optische Resonatoren
Ausbreitungsgleichung unter Randbedingungen, Huygenssches Prinzip,
Fraunhoferbeugung (Entstehung des Beugungsbildes, Beugungsbilder, Grenzen),
Mikroskope, Teleskope, Auflösungsgrenzen, Abbildungstechniken, das Auge.
Polarisation elektromagnetischer Felder
Ebene Wellen im homogenen Material, Polarisationsformen von Licht, Polarisations-
phänomene im durchstrahlten Material, Doppelbrechung, polarisierende Elemente
Teilchencharakter des Lichts, äußerer lichtelektrischer Effekt (Photoeffekt),
Hohlraumstrahlung nach Planck, Compton-Effekt, Wellencharakter von Teilchen
(Elektronenbeugung, Streuung im Kristall), Konsequenzen der Wellennatur des Elektrons
Schrödinger-Gleichung, zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung, Interpretation der
quantenmechanischen Wellenfunktion, Kastenpotenzial, Tunneleffekt mit Materiewellen
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung der Optik und von Quantenphänomenen 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:
- Integrated Life Sciences: Biology, Biomathematics, Biophysics (Master of Science)
(Po-Vers. 2019w | NatFak | Integrated Life Sciences: Biology, Biomathematics, Biophysics (Master of Science) | Module Groups | MG2: Bioimaging and Biophysics | Mandatory Elective Modules Group 2 | Experimental Physics 3: Optics and Quantum Phenomena)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "123#67#H", "643#65#H", "Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)", "Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)", "Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich)", "Mathematik (Bachelor of Science)", "Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)", "Physik (Bachelor of Science)", "Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen:
Oral examination in experimental physics: Optics and quantum phenomena (Prüfungsnummer: 61221)
(englischer Titel: Oral examination in experimental physics: Optics and quantum phenomena)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: WS 2021/2022
1. Prüfer: | Vahid Sandoghdar |
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