Experimentalphysik für Naturwissenschaftler I

Lecturer:

Norbert Lindlein

Details:

Vorlesung, 4 cred.h, ECTS: 5, für Anfänger geeignet, nur Fachstudium, .

Dates:

every 2. week Wed, 8:30 - 10:00, Zoom-Meeting
single appointment on 16.9.2020, 9:00 - 16:00, Aufzeichnung auf FAU-Videoportal
single appointment on 21.9.2020, 9:00 - 12:00, Aufzeichnung auf FAU-Videoportal
single appointment on 23.9.2020, single appointment on 29.9.2020, single appointment on 30.9.2020, single appointment on 20.10.2020, single appointment on 22.10.2020, 9:00 - 16:00, Aufzeichnung auf FAU-Videoportal
ACHTUNG: Vorlesungen und Übungen finden vorerst online statt. Bitte melden Sie sich im StudOn-Kurs https://www.studon.fau.de/crs3203063_join.html an!

Fields of study:

PF CE-BA-G 1
PF C-BA 1
PF MS-BA 1
WPF BIO-BA 1
WF PG-BA 1
WF INF-NF-PHY 4-5

Contents:

Experimentalphysik für Naturwissenschaftler I

I. Einführung

• 1. Was ist Physik?

• 2. Erkenntnisprozesse und Methoden der modernen Physik

• 3. Struktur der Materie, Wechselwirkungen, Einteilung der Physik in Teilgebiete

• 4. Physikalische Größen: SI System

• 5. Meßgenauigkeit, Meßfehler

  II. Mechanik
  

• 1. Kinematik: Bewegung von Massenpunkten, Zeit- und Längenmessung, geradlinige Bewegung, Kreisbewegung

• 2. Dynamik: Masse, Kraft, Impuls, Arbeit, Leistung, Newtonsche Axiome, Erhaltungssätze für Impuls und Energie, Molekulare Stöße

• 3. Schwingungen: Harmonische, gedämpfte und erzwungene Schwingung, Überlagerung von Schwingungen, Molekülschwingungen (Morse Potential)

• 4. Teilchensysteme: z.B. Massenmittelpunkt

• 5. Drehbewegungen: Kinematik, Trägheitsmoment (z.B. bei Molekülen), Drehmoment, Gleichgewicht und Stabilität, Drehimpuls, Drehimpulserhaltung, Quantisierung des Drehimpulses, Rotationsspektren von Molekülen

• 6. Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen, Aggregatzustände, Flüssigkeiten und Gase: Druckverteilung, Molekularkräfte, Strömungen

  III. Wärmelehre
  

• 1. Grundlagen: Temperatur, Wärmeausdehnung, kinetische Gastheorie, ideales und reales Gas, Wärmemenge

• 2. Hauptsätze der Wärmelehre: Hauptsätze, Zustandsänderungen idealer Gase, Entropie, Phasenübergänge

• 3. Wärmetransport und Diffusion, Mechanismen des Wärmetransports

Recommended literature:

Paul A. Tipler and Gene Mosca, Physik für Wissenschaftler und Ingenieure (7. Auflage), Springer, ISBN 978-3-642-54166-7 (eBook)

Arbeitsbuch zu Tipler/Mosca, Physik für Wissenschaftler und Ingenieure (2. Auflage), Spektrum Akademischer Verlag

Alfred X. Trautwein, Uwe Kreibig, Jürgen Hüttermann, Physik für Mediziner, Biologen, und Pharmazeuten (8. Auflage), De Gruyter Studium

Übungen zur Experimentalphysik für Naturwissenschaftler I

Lecturer:

Norbert Lindlein

Details:

Übung, 1 cred.h

Dates:

Fri, 8:15 - 9:45, 10:15 - 11:45, 12:15 - 13:45, Zoom-Meeting
Die Übungen finden vorerst online statt. Bitte melden Sie sich im StudOn-Kurs https://www.studon.fau.de/crs3203063_join.html an!

Fields of study:

PF CE-BA-G 1
PF C-BA 1
PF MS-BA 1
WPF BIO-BA 1
WF PG-BA 1
WF INF-NF-PHY 4-5

Polarization of light in classical, nonlinear, and quantum optics

Lecturer:

Maria Chekhova

Details:

Vorlesung, 2 cred.h

Dates:

Wed, 10:00 - 12:30, room tbd
Die Veranstaltung findet online über Zoom statt.

Fields of study:

WF Ph-BA ab 5
WF Ph-MA ab 1

Contents:

• Polarization of light: definition, brief history, role in photonics
  

• Jones vector and Jones matrices
  

• Stokes parameters and Müller matrices
  

• Poincare sphere representation: states, transformations
  

• Optical elements that we use in the lab
  

• Geometrical phase
  

• Crystal optics: birefringence, Fresnel surfaces, uniaxial and biaxial crystals, walkoff.
  

• Polarization in nonlinear optics: phase and group matching.
  

• Polarization in quantum optics: operators-0 Polarization in quantum optics: states
  

• Quantum key distribution with polarized photons

Quantum Communication

Lecturer:

Christoph Marquardt

Details:

Hauptseminar, 2 cred.h, ECTS: 5, nur Fachstudium

Dates:

nach Vereinbarung

Fields of study:

WPF Ph-BA ab 5
WPF Ph-MA ab 1

Contents:

In this seminar we will introduce and discuss fundamental concepts of quantum communication and talk about recent developments.
Topics include: Introduction to quantum information concepts, quantum optics: preparation and measurement of quantum states, concepts of quantum cryptography and the BB84 protocol, quantum key distribution with discrete variables: modern protocols, QKD with continuous variables, modern quantum key distribution security proofs, quantum repeaters, quantum communication with satellites, quantum random number generation