Handbuch der Modulelemente Bachelorstudiengang Physik · (g)Bachelorarbeit (1 Modul mit 12 LP) Auf den folgenden Seiten ist der empfohlene Studienplan fur einen Studienbeginn im Wintersemester

Handbuch der ModulelementeBachelorstudiengang Physik

Department PhysikNaturwissenschaftlich-Technische Fakultat

Universitat Siegen

– ENTWURF –

15. September 2017

Inhaltsverzeichnis1 Struktur des Studiums 1

2 Modulubersicht 42.1 Pflichtbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Wahlbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Liste der Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Modulbeschreibungen Pflichtbereich 73.1 Experimentalphysik (B-E) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Theoretische Physik (B-T) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.3 Mathematik (B-M) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.4 Praktika (B-P) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.5 Proseminar (B-S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.6 Bachelorarbeit (B-A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4 Modulbeschreibungen Wahlbereich 254.1 Methoden der Experimentalphysik (B-WA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Experimentelle Festkorperphysik (B-WB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3 Experimentelle Quantenoptik und Nano-Optik (B-WC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.4 Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (B-WD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.5 Spezielle Gebiete der theoretischen Physik (B-WE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.6 Quantentheorie und theoretische Quantenoptik (B-WF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.7 Theoretische Teilchenphysik (B-WG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.8 Computermethoden in der Physik (B-WH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Handbuch der Modulelemente – Bachelorstudiengang Physik

1 Struktur des StudiumsDer Bachelorstudiengang Physik ist modular aufgebaut. Der Arbeitsaufwand fur die einzelnen Module wird gemaß demEuropean Credit Transfer and Accumulation System (ECTS) durch Leistungspunkte (LP) quantifiziert. Der Gesamt-aufwand fur das Studium betragt 180 LP.

Die Module verteilen sich auf die folgenden Bereiche

(a) Experimentalphysik (5 Module mit 45 LP)

(b) Theoretische Physik (5 Module mit 42 LP)

(c) Mathematik (4 Module mit 33 LP)

(d) Praktika (3 Module mit 18 LP)

(e) Proseminar (1 Modul mit 6 LP)

(f) Wahlbereich (Module mit insgesamt 24 LP)

(g) Bachelorarbeit (1 Modul mit 12 LP)

Auf den folgenden Seiten ist der empfohlene Studienplan fur einen Studienbeginn im Wintersemester bzw. im Sommer-semester dargestellt. Es ist daruber hinaus jedoch moglich, einzelne Veranstaltungen zu einem fruheren oder spaterenZeitpunkt zu belegen, wobei die inhaltlichen Voraussetzungen der einzelnen Module, die in den Modulbeschreibungen inKapiteln 3 und 4 spezifiziert sind, zu berucksichtigen sind. Bei der Ausgestaltung eines individuellen Studienplans gilt esaußerdem zu beachten, dass die Pflichtveranstaltungen in der Physik im jahrlichen Turnus angeboten werden, so dass sichbei einem Studienbeginn im Sommersemester im Vergleich zum Regelstudienbeginn im Wintersemester Verschiebungenergeben. Da die Veranstaltungen des Department Mathematik in jedem Semester stattfinden, konnen diese auch bei einemStudienbeginn im Sommersemester wie empfohlen belegt werden. Die Veranstaltung ”Mathematische Erganzungen“ wirdnach Bedarf, ggf. in Form eines Tutoriums, auch im Sommersemester angeboten.

1


Studienverlaufsplan (Anfang WS)

1. Semester 2. Semester 3. Semester 4. Semester 5. Semester 6. Semester

Exp.-physik 1Mechanik/Thermo

4V/2U (9)

Exp.-physik 2Elektrodyn/Optik

4V/2U (9)

Exp.-physik 3Quanten/Atom

4V/2U (9)

PrufungExp.-physik 1–3

(–)

Math. Erganz.zur Physik

2V/2U (6)

Exp.-physik 4Molekul/Festkorper

4V/2U (9)

Exp.-physik 5Kerne/Teilchen

4V/2U (9)

Th. Physik 1Math. Methoden

4V/2U (9)

Th. Physik 2Mechanik

4V/2U (9)

Th. Physik 3Feldtheorie

4V/2U (9)

Th. Physik 4Quantenmechanik

4V/2U (9)

PrufungTh. Physik 1–4

(–)

Th. Physik 5Statist. Physik

3V/1U (6)

Analysis 1(Dept. Mathematik)

4V/2U (9)


4V/2U (9)

Lineare Algebra(Dept. Mathematik)

4V/2U (9)

Grundprakt. 1

4P (6)

Grundprakt. 2

4P (6)

Proseminar

2S (6)

Fort.-praktikum

4P (6)

B.-Arbeit

(12)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

(33) (33) (30) (30) (30) (24)

2


Studienverlaufsplan (Anfang SS)

1. Semester 2. Semester 3. Semester 4. Semester 5. Semester 6. Semester

Exp.-physik 1Mechanik/Thermo

4V/2U (9)

Exp.-physik 2Elektrodyn/Optik

4V/2U (9)

Exp.-physik 3Quanten/Atom

4V/2U (9)

PrufungExp.-physik 1–3

(–)

Math. Erganz.zur Physik

2V/2U (6)

Exp.-physik 4Molekul/Festkorper

4V/2U (9)

Exp.-physik 5Kerne/Teilchen

4V/2U (9)

Th. Physik 1Math. Methoden

4V/2U (9)

Th. Physik 2Mechanik

4V/2U (9)

Th. Physik 3Feldtheorie

4V/2U (9)

Th. Physik 4Quantenmechanik

4V/2U (9)

PrufungTh. Physik 1–4

(–)

Th. Physik 5Statist. Physik

3V/1U (6)


4V/2U (9)


4V/2U (9)

Lineare Algebra(Dept. Mathematik)

4V/2U (9)

Grundprakt. 1

4P (6)

Grundprakt. 2

4P (6)

Proseminar

2S (6)

Fort.-praktikum

4P (6)

B.-Arbeit

(12)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

Wahlbereich

(6)

(33) (33) (30) (30) (27) (27)

3


2 Modulubersicht

2.1 Pflichtbereich1. Experimentalphysik (B-E)

(a) Experimentalphysik 1: Klassische Mechanik und Thermodynamik (WS)

(b) Experimentalphysik 2: Elektrodynamik und Optik (SS)

(c) Experimentalphysik 3: Quanten- und Atomphysik (WS)

(d) Experimentalphysik 4: Spektroskopie, Molekul- und Festkorperphysik (SS)

(e) Experimentalphysik 5: Kern- und Teilchenphysik (WS)

2. Theoretische Physik (B-T)

(a) Theoretische Physik 1: Mathematische Methoden der Theoretischen Physik (SS)

(b) Theoretische Physik 2: Theoretische Mechanik (WS)

(c) Theoretische Physik 3: Klassische Feldtheorie (SS)

(d) Theoretische Physik 4: Quantenmechanik (WS)

(e) Theoretische Physik 5: Statistische Physik (SS)

3. Mathematik (B-M)

(a) Mathematische Erganzungen zur Physik (WS und ggf. SS)

(b) Analysis 1 (WS und SS)

(c) Analysis 2 (WS und SS)

(d) Lineare Algebra (WS und SS)

4. Praktika (B-P)

(a) Grundpraktikum 1 (SS)

(b) Grundpraktikum 2 (WS)

(c) Fortgeschrittenenpraktikum (WS)

5. Proseminar (B-S)

(a) Proseminar Physik (SS)

6. Bachelorarbeit (B-A)

(a) Bachelorarbeit

2.2 WahlbereichDer Wahlbereich setzt sich aus acht verschiedenen Themengebieten zusammen, aus denen jeweils mindestens eine Ver-anstaltung pro Jahr angeboten wird. In der nachfolgenden Liste ist jeweils das Studiensemester angegeben, ab dem derBesuch der Veranstaltung empfohlen wird. Neben den aufgefuhrten Modulen werden auch weitere Wahlfacher des De-partments Physik im Wahlbereich anerkannt. Auf Antrag kann der Prufungsausschuss auch Module aus dem Lehrangebotaußerhalb des Departments Physik zulassen.

A. Methoden der Experimentalphysik (B-WA)

(1) Statistische Methoden der Datenanalyse (ab 5. S.)

(2) Elektronikpraktikum (ab 5. S.)

(3) Detektorphysik (ab 5. S.)

(4) Beschleunigerphysik I (ab 5. S.)

(5) Beschleunigerphysik II (ab 6. S.)

4


B. Experimentelle Festkorperphysik (B-WB)

(1) Einfuhrung in die Kristallographie (ab 1. S.)

(2) Physikalische Kristallographie (ab 3. S.)

(3) Moderne Methoden der Rontgenphysik (ab 5. S.)

C. Experimentelle Quantenoptik und Nano-Optik (B-WC)

(1) Optik (ab 3. S.)

(2) Laserspektroskopie (ab 6. S.)

D. Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (B-WD)

(1) Astrophysik (ab 4. S.)

(2) Strahlenschutzphysik (ab 4. S.)

(3) Astroteilchenphysik (ab 5. S.)

(4) Kosmologie (ab 5. S.)

E. Spezielle Gebiete der theoretischen Physik (B-WE)

(1) Kontinuierliche Symmetriegruppen (ab 3. S.)

(2) Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung (ab 3. S.)

(3) Stochastische Prozesse (ab 4. S.)

(4) Allgemeine Relativitatstheorie (ab 5. S.)

F. Quantentheorie und theoretische Quantenoptik (B-WF)

(1) Quanteninformationstheorie (ab 6. S.)

(2) Grundlagenprobleme der Quantenmechanik (ab 6. S.)

G. Theoretische Teilchenphysik (B-WG)

(1) Theoretische Teilchenphysik I (ab 6. S.)

H. Schlusselqualifikation: Computermethoden in der Physik (B-WH)

(1) Computereinsatz in der Physik (ab 1. S.)

(2) Wissenschaftliches Programmieren (ab 2. S.)

(3) Computeralgebra in der theoretischen Physik (ab 5. S.)

5


2.3 Liste der Module

Kurzel Modulbezeichnung LP

B-E1 Experimentalphysik 1 9





B-T1 Theoretische Physik 1 9





B-ME Mathematische Erganzungen zur Physik 6

B-M1 Analysis 1 9

B-M2 Analysis 2 9

B-M3 Lineare Algebra 9

B-P1 Grundpraktikum 1 6

B-P2 Grundpraktikum 2 6

B-P3 Fortgeschrittenenpraktikum 6

B-S Proseminar Physik 6

B-A Bachelorarbeit 12

B-WA1 Statistische Methoden der Datenanalyse 9

B-WA2 Elektronikpraktikum 6

B-WA3 Detektorphysik 6

B-WA4 Beschleunigerphysik I 6

B-WA5 Beschleunigerphysik II 3

B-WB1 Einfuhrung in die Kristallographie 6

B-WB2 Physikalische Kristallographie 6

B-WB3 Moderne Methoden der Rontgenphysik 6

B-WC1 Optik 6

B-WC2 Laserspektroskopie 6

B-WD1 Astrophysik 6

B-WD2 Strahlenschutzphysik 6

B-WD3 Astroteilchenphysik 6

B-WD4 Kosmologie 6

B-WE1 Kontinuierliche Symmetriegruppen 6

B-WE2 Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung 6

B-WE3 Stochastische Prozesse 6

B-WE4 Allgemeine Relativitatstheorie 6

B-WF1 Quanteninformationstheorie 9

B-WF2 Grundlagenprobleme der Quantenmechanik 9

B-WG1 Theoretische Teilchenphysik I 9

B-WH1 Computereinsatz in der Physik 6

B-WH2 Wissenschaftliches Programmieren 6

B-WH3 Computeralgebra in der theoretischen Physik 3

6


3 Modulbeschreibungen Pflichtbereich

3.1 Experimentalphysik (B-E)

Modulbezeichnung Experimentalphysik 1

ggf. Untertitel Klassische Mechanik und Thermodynamik

Kurzel B-E1

Bemerkung

LSF-Signatur 4PHY10011V, 4PHY10012V

Studiensemester 1

Turnus jedes WS

Moduldauer 1 Semester

Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der experimentellen Physik

Lehrform Vorlesung 4 SWS, Ubung 2 SWS

Arbeitsaufwand 270 h (90 h Kontaktzeit, 180 h Selbststudium)

Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen keine

Inhalt Physikalische Grundgroßen, KinematikNewtonsche Axiome, Bewegungsgleichungen, GravitationsgesetzKinetische und potentielle Energie, ErhaltungssatzeScheinkrafte, InertialsystemImpuls, StoßprozesseDrehimpuls, DrehmomentKeplersche GesetzeStarrer Korper, Statik und DynamikSchwingungen und WellenFlussigkeitenTemperatur, Druck, GasgesetzeKinetische GastheorieHauptsatze der ThermodynamikWarmekraftmaschinen, Carnot-Prozess

Studien- /Prufungsleistungen Erfolgreiche Teilnahme an den Ubungen als Zulassungsvoraussetzung fur eineabschließende schriftliche oder mundliche Prufung. Die Anforderungen an dieUbungen werden in der Veranstaltung bekannt gegeben.

Medienformen Vorlesung mit Vorfuhrexperimenten, Tafelanschrieb, Elektronische Medien,Ubungen mit Aufgaben zum Selbststudium.

Literatur Bergmann, Schaefer: Experimentalphysik 1Demtroder: Experimentalphysik 1Giancoli: PhysikHalliday: Physik

7



ggf. Untertitel Elektrodynamik und Optik

Kurzel B-E2

Bemerkung


Studiensemester 2

Turnus jedes SS





Leistungspunkte 9


Inhalt Elektrostatik: Ladungen, Coulombgesetz, elektrisches Feld, Gaußscher Satz,Elektrisches Potential, Kapazitat, Elektrischer Dipol, Dielektrizitatskonstante,Polarisation, Ladung des Elektrons, Millikan. Strom, Ohmsches Gesetz,Kirchhoffsche Regeln, Elektrische Leitung in Flussigkeiten und Gasen.

Magnetostatik: Lorentzkraft, Defintion Ampere, Hall-Effekt, Drehmomentim magnetischen Feld, Elektromotor, Ampere’sches Gesetz, Vektorpotential,Biot-Savart-Gesetz. Magnetische Eigenschaften von Materie: Permeabilitat,Suszeptibilitat, Dia-, Para-, Ferromagnetismus.

Zeitlich veranderliche Felder und Strome: Faradaysches Induktionsgesetz,Maxwell-Gleichungen Wechselstrom, Transformator. ElektromagnetischeSchwingungen und Wellen: Schwingkreise, Hertzscher Dipol, Elektro-magnetische Wellen im Vakuum, Energie-, Impulstransport, Polarisation,Elektromagnetische Wellen in Materie, Absorption, Dispersion, Grenzflachen.

Geometrische Optik: Fermatsches Prinzip, Reflektions- und Brechungs-gesetz, Abbildung, Spiegel, Prismen, Linsen, Fernrohr, Mikroskop.

Wellenoptik: Huygensches Prinzip, Fresnelsche Formeln, Brewsterwinkel,Totalreflektion, Doppelbrechung, zeitliche und raumliche Koharenz,Zweistrahl-Interferenz, Doppelspalt, Interferometer, Vielstrahlinterferenz,Beugung: Fraunhofer- und Fresnel-Beugung.



Literatur Bergmann, Schaefer: Experimentalphysik 2Demtroder: Experimentalphysik 2Giancoli: PhysikHalliday: Physik

8



ggf. Untertitel Quanten-und Atomphysik

Kurzel B-E3

Bemerkung


Studiensemester 3

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-E1, B-E2

Inhalt Grenzen der klassischen Physik: Teilcheneigenschaften elektromagnet.Strahlung: photoelektrischer Effekt, Compton-Effekt, Plancksches Strahlungs-gesetz, Teilchen als Wellen: Materiewellen und Wellenfunktionen, Interferenzmit Elektronen und Atomen, de Broglie-Wellenlange, Wahrscheinlichkeits-interpretation.

Grundlagen der Quantenphysik: Stern-Gerlach-Experiment (Richtungs-quantelung, Zufall, Superposition), Messprozess in der QM, Verschrankung,Einstein-Podolsky-Rosen, Bell-Ungleichung, Grundlegende Elemente derQuanten-Informationsverarbeitung. Quantenstruktur der Atome (Bohr,Franck-Hertz etc.), Heisenbergsche Unscharfe-Relation, Kastenpotential,Schrodingergleichung.

Grundlagen des Atombaus: Wasserstoffatom, Elektronenspin, Feinstruk-tur, Zeeman-Effekt, Elektronenspinresonanz, Stark-Effekt, Emission undAbsorption elektromagnet. Strahlung, Hyperfeinstruktur, Schalenmodell,Mehr-Elektronen-Systeme, Periodensystem.



Literatur Gerthsen: PhysikDemtroder: Experimentalphysik 3Haken, Wolf: Atom und Quantenphysik

9



ggf. Untertitel Spektroskopie, Molekul- und Festkorperphysik

Kurzel B-E4

Bemerkung


Studiensemester 4

Turnus jedes SS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-E1, B-E2, B-E3

Inhalt Moderne Methoden der Spektroskopie: Laser: Grundlagen, Resonator,Kurzpuls-Laser, Licht-Materie-Wechselwirkung, Laserspektroskopie mithoher spektraler, zeitlicher und raumlicher Auflosung. Lichtkrafte.

Molekulphysik: Molekulbindung, H+2 , H2, Elektronische Zustande zwei-

atomiger Molekule, Rotation und Schwingungen zweiatomiger Molekule,Wellenpakete, Mehratomige Molekule.

Festkorperphysik: Struktur von Einkristallen, Experimentelle Methoden zurStrukturbestimmung, Rontgenspektren, Rontgenbeugung, Reale Kristalle,Moßbauer-Effekt, Freies Elektronengas, Elektronen im periodischen Potential,Supraleitung, Nichtmetallische Leiter, Elektronenemission, Reine Element-halbleiter, Dotierte Halbleiter, Anwendungen von Halbleitern.



Literatur Gerthsen: PhysikDemtroder: Laser SpectroscopyHaken, Wolf: Molekulphysik und QuantenchemieEichler, Eichler: LaserKittel: Festkorperphysik

10



ggf. Untertitel Kern- und Teilchenphysik

Kurzel B-E5

Bemerkung


Studiensemester 5

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-E1, B-E2, B-E3

Inhalt Kernmassen, KernspinKernkrafte, SchalenmodellKernzerfalle, α, β, γ-ZerfallKernresonanzabsorptionKernreaktion, Kernfusion, KernspaltungIsospinformalismusQuarkmodell, HadronenWechselwirkung von Teilchen mit MaterieSymmetrien, CP-VerletzungDirac-Gleichung, Quantenelektrodynamik, Feynman-DiagrammeQuark-Parton Modell, StrukturfunktionenSchwache Wechselwirkung, CKM-MatrixQuantenchromodynamik


Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb, Elektronische Medien, Ubungen mit Aufgabenzum Selbststudium.

Literatur Mayer-Kuckuk: KernphysikBerger: Elementarteilchenphysik

11


3.2 Theoretische Physik (B-T)

Modulbezeichnung Theoretische Physik 1

ggf. Untertitel Mathematische Methoden der Theoretischen Physik

Kurzel B-T1

Bemerkung


Studiensemester 2

Turnus jedes SS


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der theoretischen Physik



Leistungspunkte 9


Inhalt Vektoranalysis und IntegralsatzeFunktionen komplexer Variablen, Analytizitat, ResiduensatzEinfuhrung in die Fourier-AnalyseIntegraltransformationen von Fourier, Laplace und MellinSpezielle Differentialgleichungen und spezielle FunktionenOrthogonale FunktionensystemeEinfuhrung in Partielle DifferentialgleichungenFunktionale und Variationsrechnung


Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb, Ubungen mit Aufgaben zum Selbststudium.

Literatur Lang, Pucker: Mathematische Methoden in der PhysikGroßmann: Mathematischer Einfuhrungskurs fur die PhysikChow: Mathematical Methods for Physicists: A Concise IntroductionBronstein, Semendjajew: Taschenbuch der Mathematik

12



ggf. Untertitel Theoretische Mechanik

Kurzel B-T2

Bemerkung


Studiensemester 3

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-M1

Inhalt Newtonsche AxiomeKoordinatensysteme, Transformationen, ZwangsbedingungenLagrangeformalismus, Hamiltonsches PrinzipErhaltungssatze, Noether-TheoremZweikorperproblemRotierende Bezugssysteme, starre KorperSysteme von Massenpunkten, kleine SchwingungenHamiltonformalismus, kanonische Transformationen, PoissonklammernHamilton-Jacobi-TheorieSpezielle Relativitatstheorie



Literatur Fließbach: MechanikGoldstein, Poole, Safko: Klassische MechanikNolting: Grundkurs Theoretische Physik 1+2Kuypers: Klassische MechanikScheck: Theoretische Physik 1Landau-Lifschitz: Mechanik (Bd. I)Arnold: Mathematische Methoden der klassischen Mechanik

13



ggf. Untertitel Klassische Feldtheorie

Kurzel B-T3

Bemerkung


Studiensemester 4

Turnus jedes SS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-T2, B-E1, B-M1, B-M2, B-M3

Inhalt Felder und Feldgleichungen im VakuumElektrostatik und MagnetostatikGreensche Funktionen, Koordinatensysteme, MultipolentwicklungWellen, Eichinvarianz, EnergietransportElektrostatik und -dynamik in MaterieRelativistische Formulierung der ElektrodynamikPrinzipien der allgemeinen Relativitatstheorie



Literatur Jackson: Klassische ElektrodynamikFließbach: ElektrodynamikNolting: Grundkurs Theoretische Physik 3Scheck: Theoretische Physik 3Landau-Lifschitz: Klassische Feldtheorie (Bd. II)

14



ggf. Untertitel Quantenmechanik

Kurzel B-T4

Bemerkung


Studiensemester 5

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-T2, B-T3, B-E1, B-E2, B-M1, B-M2, B-M3

Inhalt Zustandsraum, SuperpositionsprinzipObservable und WahrscheinlichkeitsinterpretationDirac-Formalismus und Wellenfunktionen in Orts- und ImpulsraumHamiltonoperator und SchrodingergleichungEinfache quantenmechanische Systeme: Harmonischer Oszillator, H-AtomKorrespondenzprinzip und UnscharferelationenDrehimpulsalgebra und Clebsch-Gordan-KoeffizientenStationare und zeitabhangige StorungstheorieStreutheorie



Literatur Schwabl: QuantenmechanikCohen-Tannoudji: QuantenmechanikMessiah: QuantenmechanikFließbach: QuantenmechanikNolting: Grundkurs Theoretische Physik 5

15



ggf. Untertitel Statistische Physik

Kurzel B-T5

Bemerkung


Studiensemester 6

Turnus jedes SS





Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-T2, B-T3, B-T4, B-E1, B-E2, B-M1, B-M2, B-M3

Inhalt Grundlagen der WahrscheinlichkeitstheorieDichtematrix in der Quantenstatistik, Entropie, Statistische EnsemblesVergleich von klassischer und quantenmechanischer FormulierungFundamentalbeziehung und Hauptsatze, Thermodynamische PotentialeIdeale Quantengase und SpinsystemeReale Gase und Theorie der Phasenubergange



Literatur Fließbach: Statistische PhysikNolting: Grundkurs Theoretische Physik 6Landau-Lifschitz: Statistische Physik Teil 1 (Bd. V)Schwabl: Statistische Mechanik

16


3.3 Mathematik (B-M)

Modulbezeichnung Mathematische Erganzungen zur Physik

ggf. Untertitel

Kurzel B-ME

Bemerkung


Studiensemester 1

Turnus jedes WS (wird ggf. auch in Form eines Tutoriums im SS angeboten)





Leistungspunkte 6


Inhalt Reelle und komplexe ZahlenElementare FunktionenVektorraume und MatrizenVektoralgebraEigenvektoren und EigenwerteDifferentialrechnungTaylorentwicklungIntegralrechnungGewohnliche Differentialgleichungen



Literatur Großmann: Mathematischer Einfuhrungskurs fur die PhysikPapula: Mathematik fur Ingenieure und NaturwissenschaftlerJanich: Analysis fur Physiker und IngenieureFischer, Kaul: Mathematik fur PhysikerTeubner Taschenbuch der Mathematik

17


Modulbezeichnung Analysis 1

ggf. Untertitel

Kurzel B-M1

Bemerkung

LSF-Signatur 4MATHP110V, 4MATHP111V

Studiensemester 1

Turnus jedes Semester


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der Mathematik



Leistungspunkte 9


Inhalt Reelle und komplexe Zahlen, axiomatische CharakterisierungFolgen, Reihen, KonvergenzkriterienStetigkeit reeller FunktionenHauptsatz uber stetige Funktionen auf abgeschlossenen IntervallenDifferenzierbarkeit reeller FunktionenMittelwertsatz, Taylorentwicklung, ExtremwerteReihen von Funktionen, gleichmaßige KonvergenzPotenzreihen, analytische FunktionenExponentialfunktion, LogarithmusTrigonometrische und hyperbolische FunktionenLineare Differentialgleichungen mit konstanten KoeffizientenRiemann-Integration, Hauptsatz der Differential- und IntegralrechnungIntegrationstechniken



Literatur Behrends: AnalysisForster: Analysis 1Heuser: Lehrbuch der Analysis 1Konigsberger: Analysis 1Knopp, v. Mangoldt: Einfuhrung in die hohere MathematikWalter: Analysis

18


Modulbezeichnung Analysis 2

ggf. Untertitel

Kurzel B-M2

Bemerkung

LSF-Signatur 4MATHA410V, 4MATHA411V

Studiensemester 2






Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-M1

Inhalt Normierte, endlich-dimensionale reelle Vektorraume, euklidische RaumeTopologische Grundbegriffe, Abgeschlossenheit, Kompaktheit, VollstandigkeitPartielle und totale Differenzierbarkeit von reellwertigen FunktionenImplizite Funktionen, UmkehrfunktionTaylor-Formel in mehreren VeranderlichenExtremwerte von Funktionen in mehreren Variablen (mit Nebenbedingungen)Kurvenintegrale



Literatur Behrends: AnalysisForster: Analysis 2Heuser: Lehrbuch der Analysis 2Konigsberger: Analysis 2Knopp, v. Mangoldt: Einfuhrung in die hohere MathematikWalter: Analysis

19


Modulbezeichnung Lineare Algebra

ggf. Untertitel

Kurzel B-M3

Bemerkung

LSF-Signatur 4MATHR403V, 4MATHR404V

Studiensemester 1






Leistungspunkte 9


Inhalt Algebraische Grundbegriffe: Gruppen, Ringe, KorperVektorraume: Erzeugendensysteme, BasisLineare Abbildungen: Darstellung durch Matrizen, MatrizenrechnungLosen von linearen Gleichungssystemen, RangDeterminanten: Permutationen, Entwicklungssatz, Produktsatz



Literatur Fischer: Lineare AlgebraKersten: Analytische Geometrie und Lineare AlgebraKlingenberg: Lineare Algebra und analytische Geometrie

20


3.4 Praktika (B-P)

Modulbezeichnung Grundpraktikum 1

ggf. Untertitel

Kurzel B-P1

Bemerkung

LSF-Signatur 4PHY10074V

Studiensemester 2

Turnus jedes SS



Lehrform Praktikum 4 SWS


Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1

Inhalt Einfuhrung in die FehlerrechnungGekoppelte PendelErzwungene SchwingungenTorsionVerhaltnis der Warmekapazitaten cp/cVFrequenzgang von WechselstromwiderstandenLinsenKalorimetrie

Studien- /Prufungsleistungen Die durchgefuhrten Versuche und die Protokolle mit Auswertung werden te-stiert. Die Anforderungen an die Protokolle werden in der Veranstaltung be-kannt gegeben.

Medienformen Angeleitetes Experimentieren, Tafelarbeit, elektronische Medien.

Literatur Bergmann, Schaefer: Experimentalphysik 1Demtroder: Experimentalphysik 1Halliday: PhysikEichler, Kronfeldt, Sahm: Das neue physikalische Grundpraktikum

21


Modulbezeichnung Grundpraktikum 2

ggf. Untertitel

Kurzel B-P2

Bemerkung


Studiensemester 3

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-P1

Inhalt PolarisationBeugungMikroskopAbsorption von β- und γ-StrahlungStrahlenschutzbelehrungFranck-Hertz-VersuchBestimmung der Elementarladung nach MillikanBestimmung des Planckschen WirkungsquantumsBestimmung der spezifischen Ladung des ElektronsAtomspektrenElektromagnetische Schwingkreise


Medienformen Angeleitetes Experimentieren, Tafelarbeit, elektronische Medien.

Literatur Bergmann, Schaefer: ExperimentalphysikDemtroder: ExperimentalphysikHalliday: PhysikEichler, Kronfeldt, Sahm: Das neue physikalische Grundpraktikum

22


Modulbezeichnung Fortgeschrittenenpraktikum

ggf. Untertitel

Kurzel B-P3

Bemerkung


Studiensemester 5

Turnus jedes WS





Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-E1, B-E2, B-E3, B-E4

Inhalt LaserinterferometrieMikrokontrollerMonte-Carlo-SimulationenElektrodynamische Falle fur ionisierte TeilchenKosmische Strahlung, Luftschauer, Cherenkovlicht, MyonzerfallCharakteristika unterschiedlicher physikalischer Systeme und MethodenUbergreifende Fragestellungen der Experimentalphysik


Medienformen Anleitung zum selbstandigen Experimentieren, Tafelarbeit, elektronische Me-dien.

Literatur Bergmann, Schaefer: ExperimentalphysikDemtroder: ExperimentalphysikHalliday: Physik

23


3.5 Proseminar (B-S)

Modulbezeichnung Proseminar Physik

ggf. Untertitel

Kurzel B-S

Bemerkung


Studiensemester ab 4. Semester

Turnus jedes SS



Lehrform Seminar 2 SWS


Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-E3

Inhalt Themen aus dem Kanon der Experimentalphysik 1-3

Studien- /Prufungsleistungen Vortrag

Medienformen Vortrag, elektronische Medien

Literatur Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben.

3.6 Bachelorarbeit (B-A)

Modulbezeichnung Bachelorarbeit

ggf. Untertitel

Kurzel B-A

Bemerkung

Studiensemester 6


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der Physik

Lehrform Betreutes Projekt

Arbeitsaufwand 360 h

Leistungspunkte 12

Inhaltliche Voraussetzungen Alle Module aus dem Pflichtbereich

Inhalt Themenstellung je nach Ausrichtung der Arbeit

Studien- /Prufungsleistungen Benotete schriftliche Arbeit

Medienformen Angeleitete Projektarbeit

Literatur Abhangig vom gewahlten Themengebiet

24


4 Modulbeschreibungen Wahlbereich

4.1 Methoden der Experimentalphysik (B-WA)

Modulbezeichnung Statistische Methoden der Datenanalyse

ggf. Untertitel

Kurzel B-WA1

Bemerkung entspricht dem Modul M-WA1 des Masterstudiengangs



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WA





Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-ME, B-M1, B-M3

Inhalt Beschreibung von Daten, Deskriptive StatistikFundamentale Konzepte und Begriffe der StatistikWahrscheinlichkeitsdichteverteilungenMonte-Carlo-MethodeParameterschatzungHypothesentestsKonfidenzintervalle und AusschlußgrenzenEreignisklassifikationSystematische UnsicherheitenMultivariate Methoden

Studien- /Prufungsleistungen Regelmaßige Teilnahme an den Ubungen als Voraussetzung fur eine abschlie-ßende schriftliche oder mundliche Prufung.

Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb, elektronische Medien, Ubungen mit Aufgabenzum Selbststudium, praktische Ubungen mit Datenanalysesoftware auf demRechner.

Literatur Barlow: Statistics – A Guide to the Use of Statistical Methods in the PhysicalSciencesBevan: Statistical Data Analysis for the Physical SciencesBlobel, Lohrmann: Statistische und numerische Methoden der DatenanalyseBohm, Zech: Introduction to Statistics and Data Analysis for PhysicistsBrandt: Datenanalyse fur Naturwissenschaftler und IngenieureCowan: Statistical Data Analysis

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Modulbezeichnung Elektronikpraktikum

ggf. Untertitel

Kurzel B-WA2









Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E2

Inhalt Einfuhrung in PSPICEPassive Bauelemente: Widerstand, Kondensator, SpuleEinfuhrung in die HalbleiterphysikDiodenschaltungenTransistorschaltungenFeldeffekttransistorenOperationsverstarker


Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb, elektronische Medien, Simulationen am PC undpraktische Ubungen mit diskreten Bauelementen.

Literatur Duyan, Hahnloser, Traeger: PSPICEHering, Bressler, Gutekunst: Elektronik fur IngenieureHorowitz, Hill: The Art of ElectronicsTietze, Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnikv.Wangenheim: PC-Simulation elektronischer Grundschaltungen

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Modulbezeichnung Detektorphysik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WA3






Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der experimentellen Teilchenphysik



Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-E3, B-E4

Inhalt Wechselwirkung zwischen Teilchen und MaterieDetektoreigenschaftenGasgefullte DetektorenFestkorperdetektorenTeilchenidentifikationMedizinische Anwendungen


Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb, elektronische Medien, Ubungen mit Aufgabenzum Selbststudium.

Literatur Grupen, Schwartz: Particle DetectorsGrupen, Buvat: Handbook of Particle Detection and ImagingKolanowksi, Wermes: Teilchendetektoren

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Modulbezeichnung Beschleunigerphysik I

ggf. Untertitel

Kurzel B-WA4

Bemerkung






Lehrform Vorlesung 2 SWS, Praktikum 2 SWS, Exkursion (Blockveranstaltung)


Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-T2, B-P1, B-P2

Inhalt Historie und Anwendungen der BeschleunigerKomponenten der BeschleunigerNormalleitende und supraleitende HF ResonatorenMagnete, Strahldiagnose, InjektionssystemeLongitudinale Strahldynamik, PhasenfokussierungLineare, transversale StrahldynamikTransportmatrizen, Twiss Parameter, StrahleigenschaftenPeriodische Systeme und StrahlstabilitatChromatische EffekteSynchrotronstrahlung, StrahlungseffektePraktikum: Messung/Simulation von Resonatoren, MagnetenExperimente an einem BeschleunigerExkursion: Besichtigung mehrerer Beschleuniger



Literatur Wille: The Physics of Particle AcceleratorsWiedemann: Particle Accelerator PhysicsWangler: RF Linear AcceleratorsEdwards, Syphers: An Introduction to the Physics of High Energy Accelerators

28


Modulbezeichnung Beschleunigerphysik II

ggf. Untertitel Supraleitende HF Systeme

Kurzel B-WA5







Lehrform Vorlesung 1 SWS, Praktikum 1 SWS (Blockveranstaltung)


Leistungspunkte 3

Inhaltliche Voraussetzungen B-WA4

Inhalt Ruckblick Kupfer HF Kavitaten und deren Grenzen (Verluste, HOMs)Vorteile der supraleitenden ResonatorenEinfuhrung in die SupraleitungTheorie der supraleitenden HF SystemePraktische Limits und LosungenProduktion und Behandlung von SHF SystemenHOM Dampfer, Tuner, MagnetschildePraktikum: Simulationen von SHF Systemen

Studien- /Prufungsleistungen Auswertung des Praktikumberichts


Literatur Padamsee, Knobloch, Hays: Superconducting RF for Particle Accelerators

29


4.2 Experimentelle Festkorperphysik (B-WB)

Modulbezeichnung Einfuhrung in die Kristallographie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WB1

Bemerkung



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WB


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der experimentellen Festkorperphysik



Leistungspunkte 6


Inhalt Der Symmetriebegriff, 2D Symmetrielemente, 2D Bravaisgitter3D Bravaisgitter, 3D Symmetrieelemente, 7 KristallsystemeEinfuhrung in die 32 KristallklassenWullsches Netz, Stereographische ProjektionKristallsymmetrie, Stereographische ProjektionEinfuhrung in die 230 RaumgruppenBeispiele von RaumgruppensymmetrieInternational Tables of X-ray Crystallography



Literatur Kleber: Einfuhrung in die KristallographieKittel: Einfuhrung in die Festkorperphysik

30


Modulbezeichnung Physikalische Kristallographie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WB2

Bemerkung








Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-E1, B-T1

Inhalt Tensoreigenschaften der KristalleSymmetrieelemente in TensorformTesnorreduktion infolge der Wirkung von SymmetrieelementenTensoreigenschaften 1.Stufe - PyroelektrizitatTensoreigenschaften 2.Stufe - Verzerrungsstensor, SpannungstensoreTensoreigenschaften 3.Stufe - PiezoelastizitatTensoreigenschaften 4.Stufe - ElastizitatstensorTensoren hoherer StufeAllgemeine Zusammenhangen zwischen Tensoreigenschaften



Literatur Nye: Physical properties of crystals

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Modulbezeichnung Moderne Methoden der Rontgenphysik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WB3

Bemerkung entspricht dem Modul M-WB1 des Masterstudiengangs








Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-E3, B-E4

Inhalt Wechselwirkung von Rontgenstrahlung mit MaterieAbsorption, Streuung, harte und weiche RontgenstrahlungQuellen fur RontgenstrahlungRohren, Synchrotron und Freie Elektronen LaserBeugung an Kristallen, amorphen Systemen, NanostrukturenLaue Gleichungen, Ewald- Kugel, BeugungsmethodenPhononenspektroskopie, Gitterschwingungen, Debye-Waller-FaktorMagnetische Beugung, XMCD Effekt, resonante StreuungKoharenzUltraschnelle RontgenbeugungAnwendungen in der Nanowissenschsft



Literatur Als Nielsen, McMorrow: Modern Methods of X-ray PhysicsWarren: X-ray diffraction

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4.3 Experimentelle Quantenoptik und Nano-Optik (B-WC)

Modulbezeichnung Optik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WC1

Bemerkung



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WC





Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2

Inhalt Geometrische Optik, achsenahe Optik, Matrixmethoden, AberrationWellenoptik, Polarisation, Interferenz, zeitliche und raumliche KoharenzBeugung, Fraunhofer- und Fresnel-BeugungFourieroptik, FeldtheoremeTransversalmoden, Gauß’sche StrahlenOptische Instrumente, konfokale MikroskopieFaseroptik, optische WellenleiterOptische ResonatorenNichtlineare Optik



Literatur Born, Wolf: Principles of OpticsHecht: Optik

33


Modulbezeichnung Laserspektroskopie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WC2

Bemerkung entspricht dem Modul M-WC1 des Masterstudiengangs



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WC


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der experimentellen Quantenoptik



Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-E1, B-E2, B-E3, B-T1, B-T2, B-T3, B-T4

Inhalt Atome, Molekule und ihre Wechselwirkung mit Licht und statischen unddynamischen elektromagnetischen Feldernkoharente Wechselwirkung, Dekoharenz, Optische Bloch-Gleichungen undRatengleichungenGrundlagen spektroskopischer Instrumente: z. B. Matrizenoptik, Resonatoren,WellenlangenselektionLaser: Aufbau und Eigenschaften, Lasermoden, kontinuierliche Laser, gepul-ste Laser, LasermodulationLineare Spektroskopie: Absorption, Emission, Methoden zur Empfindlich-keitssteigerung, Messungen von Dichten, Feldern, TemperaturenNichtlineare Spektroskopie: z. B. Sattigungsspektroskopie, Frequenzmischungund Erzeugung von HarmonischenModerne Laseranwendungen: Prazisionsspektroskopie, Frequenzkamm,Laserkuhlung



Literatur Demtroder: Laser SpectroscopyFoot: Atomic PhysicsFox: Quantum OpticsSiegman: LasersSuter: The Physics of Laser-Atom Interactions

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4.4 Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (B-WD)

Modulbezeichnung Astrophysik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WD1

Bemerkung



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WD



Lehrform Vorlesung 2 SWS, Ubung 2 SWS, Kurzpraktikum an der Sternwarte


Leistungspunkte 6


Inhalt Grundlegende Beobachtungs- und AuswerteverfahrenGezeiten, Roche-Grenze, kugelformige und irregulare HimmelskorperWeisskopf-Grenze, planetare Magnetfelder und AtmospharenZustandsgroßen der Sterne und ihre BestimmungZusammenhange zwischen stellaren ZustandsgroßenHertzsprung-Russell-Diagramm als Zustands- und EntwicklungsdiagrammGrundlegende Entwicklungsprozesse im UniversumSternentstehung, Materiekreislauf, Endstadien, ElementsyntheseGroße Strukturen: Galaxien, Galaxienhaufen, WabenstrukturGrundlagen der Kosmologie: Klassische Friedmann Modelle, UrknallHintergrundstrahlung, Dunkle Materie, Dunkle EnergieFundamentale Konzepte und Prinzipien, kosmologisches Prinzip



Literatur De Boer, Furst, Lichtenfeld, Schwarz, Ullerich, Zill: AstronomieSexl: Weiße Zwerge schwarze LocherCelnikier: Basics of Cosmic StructuresPhillips: The Physics of StarsLiddle: Einfuhrung in die moderne Kosmologie

35


Modulbezeichnung Strahlenschutzphysik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WD2

Bemerkung








Leistungspunkte 6


Inhalt Physikalische GrundlagenWechselwirkung von ionisierender Strahlung mit MaterieRadioaktive ZerfalleStrahlenschutzmeßtechnikenGesetzliche GrundlagenStrahlenschutztechnikenSicherheitsaspekteStrahlungsquellenKernenergie



Literatur Grupen: Grundkurs StrahlenschutzKrieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes

36


Modulbezeichnung Astroteilchenphysik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WD3

Bemerkung entspricht dem Modul M-WD1 des Masterstudiengangs








Leistungspunkte 6


Inhalt Kosmische Strahlung: direkte und indirekte Beobachtung, Beschleunigungund Quellen, Propagation, Luftschauer, ExperimenteAktuelle Ergebnisse: Fluss, Zusammensetzung, Anisotropien, Wechsel-wirkungsprozesse, neue PhysikGamma-Astronomie: Gamma-Ray-Bursts, TeV-Gamma-AstronomieNeutrino-Astronomie: Sonne, Supernova 1987a, Hochenergieneutrinos



Literatur Grupen: AstroteilchenphysikKlapdor-Kleingrothaus, Zuber: Teilchenastrophysik

37


Modulbezeichnung Kosmologie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WD4

Bemerkung entspricht dem Modul M-WD2 des Masterstudiengangs



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus B-WD





Leistungspunkte 6


Inhalt BeobachungsinstrumenteWeltmodelle, Standardmodell der KosmologieBestimmung der kosmologischen ParameterDunkle Energie, Dunkle MaterieUrknall, InflationElemententstehungKosmische HintergrundstrahlungStrukturbildung

Studien- /Pr??fungsleistungen Regelmaßige Teilnahme an den Ubungen als Voraussetzung fur eine abschlie-ßende schriftliche oder mundliche Prufung.


Literatur Schneider: Einfuhrung in die extragalaktische Astronomie und Kosmologie

38


4.5 Spezielle Gebiete der theoretischen Physik (B-WE)

Modulbezeichnung Kontinuierliche Symmetriegruppen

ggf. Untertitel

Kurzel B-WE1

Bemerkung



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WE





Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-M1, B-M2

Inhalt Endliche Gruppen und unitare DarstellungenLie-Gruppen und Lie-Algebren, SU(2) und SO(3)

Gewichte und Wurzeln, Dynkin-DiagrammeStruktur und Klassifizierung der halbeinfachen Lie-AlgebrenSU(N) und Young-Tableaus, Exzeptionelle Lie-AlgebrenSpinordarstellungen der SO(N)

Isospin, Gell-Mann’s eightfold way, vereinheitlichte Feldtheorien



Literatur Cornwell: Group Theory in PhysicsCahn: Semi-simple Lie Algebras and their representationsTung: Group Theory in PhysicsHall: Lie Groups, Lie Algebras and RepresentationsSchottenloher: Geometrie und Symmetrie in der PhysikGeorgi: Lie Algebras in Particle PhysicsCheng, Li: Gauge Theory of Elementary Particle Physics

39


Modulbezeichnung Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung

ggf. Untertitel

Kurzel B-WE2

Bemerkung








Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1

Inhalt Nichtlineare DifferentialgleichungenFixpunkte und BifurkationenModelle der PopulationsdynamikChaotische Systeme und AttraktorenReaktions-Diffusions-Systeme und StrukturbildungGranulare Materie



Literatur Guckenheimer, Holmes: Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems andBifurcations of Vector FieldsJetschke: Mathematik der SelbstorganisationStrogatz: Nonlinear Dynamics and Chaos

40


Modulbezeichnung Stochastische Prozesse

ggf. Untertitel

Kurzel B-WE3

Bemerkung








Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1

Inhalt Mastergleichungen und einfache stochastische ProzesseStochastische DifferentialgleichungenAnwendungen: Diffusion, Black-Scholes-Theorie fur OptionspreiseMathematische Modelle fur NetzwerkeSmall-World-Netzwerke, Preferential AttachmentModelle fur dynamische Prozesse auf Netzwerken, z.B. Infektionsausbreitung



Literatur Jacobs: Stochastic Processes for Physicists: Understanding Noisy SystemsNewman: Networks

41


Modulbezeichnung Allgemeine Relativitatstheorie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WE4

Bemerkung








Leistungspunkte 6

Inhaltliche Voraussetzungen B-ME, B-T1, B-T2, B-T3, B-M1, B-M2

Inhalt Newtonsche Gravitationstheorie und spez. RelativitatstheorieRaum-Zeit-Geometrie in allgemeinen KoordinatenRiemannsche und Cartansche GeometrieEinstein-GleichungenGravitationswellenStatische Gravitationsfelder, Schwarzschild-LosungTests der Allgemeinen RelativitatstheorieKosmologische Anwendungen, Expansion des Universums



Literatur Weinberg: Gravitation and CosmologyFließbach: Allgemeine RelativitatstheorieScheck: Theoretische Physik 3

42


4.6 Quantentheorie und theoretische Quantenoptik (B-WF)

Modulbezeichnung Quanteninformationstheorie

ggf. Untertitel

Kurzel B-WF1

Bemerkung entspricht dem Modul M-T1 des Masterstudiengangs



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WF


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der theoretischen Quantenoptik



Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-T1, B-T2, B-T3, B-T4

Inhalt Protokolle der Quanteninformation: Kryptographie, TeleportationSicherheitsanalyse der QuantenkryptographieQuantencomputer und QuantenalgorithmenQuantenfehlerkorrekturKomplexitatsklassen von Problemen: P, NP, BQP, QMAEinweg-QuantencomputerTopologische Quanteninformationsverarbeitung



Literatur Nielsen, Chuang: Quantum Information TheoryBarnett: Quantum InformationOriginalliteratur

43


Modulbezeichnung Grundlagenprobleme der Quantenmechanik

ggf. Untertitel

Kurzel B-WF2




Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WF


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der theoretischen Quantenoptik



Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-T1, B-T2, B-T3, B-T4

Inhalt Formalismus der QuantenmechanikTheoreme von Gleason, Kochen-Specker und BellNichtlokalitat und EPR ArgumentVerschrankungstheorieInterpretation der WellenfunktionMeßprozess in der Quantenmechanik



Literatur Peres: Quantum TheoryOriginalliteratur

44


4.7 Theoretische Teilchenphysik (B-WG)

Modulbezeichnung Theoretische Teilchenphysik I

ggf. Untertitel Quantenfeldtheorie und Grundlagen des Standardmodells

Kurzel B-WG1




Turnus jedes SS


Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der theoretischen Teilchenphysik



Leistungspunkte 9

Inhaltliche Voraussetzungen B-T1, B-T2, B-T3, B-T4, B-T5

Inhalt Darstellungen der LorentzgruppeQuantisierung freier Felder, Fermionen und BosonenKlein-Gordon- und Dirac-GleichungLagrangedichte und Noether-TheoremWechselwirkende Felder, Storungstheorie und Feynman-Diagrammeφ4-Theorie und QuantenelektrodynamikBerechnung von Streuquerschnitten und ZerfallsratenGrundbausteine des Standardmodells, Higgs-Mechanismus



Literatur Peskin, Schroeder: Introduction to Quantum Field TheorySchwartz: Quantum Field Theory and the Standard ModelItzykson, Zuber: Quantum Field TheoryRyder: Quantum Field TheoryWeinberg: Quantum Field Theory I

45


4.8 Computermethoden in der Physik (B-WH)

Modulbezeichnung Computereinsatz in der Physik

ggf. Untertitel Linux, Python und Entwicklungswerkzeuge

Kurzel B-WH1

Bemerkung



Turnus jahrlich mind. eine Veranstaltung aus Wahlbereich B-WH



Lehrform Vorlesung 2 SWS, Tutorium 2 SWS (ggf. Blockkurs)


Leistungspunkte 6


Inhalt Linux als BetriebssystemEditorenShell und KommandozeilenwerkzeugeProgrammierung mit PythonMakeWissenschaftlicher Textsatz mit LATEXgit als VersionsverwaltungContinuous Integration mit gitNumerische Bibliotheken fur PythonGraphische Darstellung numerischer Resultate

Studien- /Prufungsleistungen Die Anforderungen an die Studienleistung werden in der Veranstaltung be-kannt gegeben.

Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb und Prasentationen am PC, Tutorium mitselbstandiger Arbeit am PC und Aufgaben zum Selbststudium.


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Modulbezeichnung Wissenschaftliches Programmieren

ggf. Untertitel C++ und Fortran

Kurzel B-WH2

Bemerkung








Leistungspunkte 6


Inhalt Elementare Programme in C++ und FortranRechnen mit Floating-Point-DatenArrays, Zeiger und SpeicherverwaltungProzeduren und FunktionenDatentypen, Klassen und MethodenEin- und AusgabeModule und NamespacesTestgetriebene ProgrammentwicklungAbstrahierung und objektorientiertes ProgrammdesignMethoden der Parallelisierung


Medienformen Vorlesung mit Tafelanschrieb und Prasentationen am PC, Tutorium mitselbstandiger Arbeit am PC und Aufgaben zum Selbststudium.


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Modulbezeichnung Computeralgebra in der theoretischen Physik

ggf. Untertitel Einfuhrung in Mathematica

Kurzel B-WH3

Bemerkung





Modulverantwortliche(r) Dozent(in) der theoretischen Teilchenphysik



Leistungspunkte 3


Inhalt Syntax und Struktur eines Mathematica-AusdrucksZahlen und FunktionenDifferentiation und IntegrationVektoren und MatrizenStrukturerkennung und ErsetzungsregelnGleichungssysteme, DifferentialgleichnungenPlotsRechenpakete fur die Hochenergiephysik


Medienformen Blockkurs an Computerarbeitsplatzen

Literatur Wolfram: The Mathematica BookGrozin: Introduction to Mathematica for Physicists

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Documents

Handbuch der Modulelemente Bachelorstudiengang Physik · (g)Bachelorarbeit (1 Modul mit 12 LP) Auf den folgenden Seiten ist der empfohlene Studienplan fur einen Studienbeginn im Wintersemester