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Experimentalphysik 3: Optik und Quanteneffekte (EP-3)7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Experimental Physics 3: Optics and Quantum Effects)
Modulverantwortliche/r: Vahid Sandoghdar, Dozenten der experimentellen Physik Lehrende:
Vahid Sandoghdar
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 2.11.2020
Experimentalphysik 3: Optik und Quanteneffekte (108223)
Experimentalphysik 3: Optik und Quanteneffekte (16438)
Experimental Physics 3: Optics and Quantum Phenomena (85194)
Start semester: |
WS 2020/2021 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Language: |
Deutsch |
Lectures:
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Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene
(Vorlesung, 4 SWS, Vahid Sandoghdar, Tue, Fri, 8:30 - 10:00)
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Übungen zu Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene
(Übung, 2 SWS, Vahid Sandoghdar, Fri, 10:00 - 12:00; Thu, 12:00 - 14:00)
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: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- 643#65#H
(Po-Vers. 2012 | NatFak | Integrated Life Sciences: Biologie, Biomathematik, Biophysik (Master of Science) | Modulgruppen | MG2: Bioimaging und Biophysik | Wahlpflichtmodule der Modulgruppe2 | Experimentalphysik 3: Optik und Quanteneffekte)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Experimentalphysik: Optik und Quanteneffekte (Prüfungsnummer: 61201)
(englischer Titel: Experimental physics: Optics and quantum effects)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [10], [11], [12], [13], [16], [17], [18], [19], [20])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 61201 Experimentalphysik: Optik und Quanteneffekte (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 30, 7.5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: WS 2020/2021 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Vahid Sandoghdar (060563) |
Oral examination in experimental physics: Optics and quantum phenomena (Prüfungsnummer: 61221)
(englischer Titel: Oral examination in experimental physics: Optics and quantum phenomena)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [8], [9])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 61221 Oral examination in experimental physics: Optics and quantum phenomena (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 30, 7.5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: WS 2020/2021
1. Prüfer: | Vahid Sandoghdar (060563) |
Experimentalphysik: Optik und Quanteneffekte (Prüfungsnummer: 67211)
(englischer Titel: Experimental physics: Optics and quantum phenomena)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [14], [15])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 67211 Experimentalphysik: Optik und Quanteneffekte (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 30, 7.5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: SS 2021
1. Prüfer: | Vahid Sandoghdar (060563) |
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