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Grundlagen der modernen Physik

Modulbezeichnung: Grundlagen der modernen Physik
Studiengang: Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2014
Code: BMT1939
SWS/Lehrform: 2VU (2 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 3
Studiensemester: laut Wahlpflichtliste
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur oder mündl. Prüfung
Zuordnung zum Curriculum:
BMT832 Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2011, 8. Semester, Wahlpflichtfach, allgemeinwissenschaftlich
BMT1939 Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2014, Wahlpflichtfach, allgemeinwissenschaftlich
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 30 Veranstaltungsstunden (= 22.5 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 3 Creditpoints 90 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 67.5 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Karl-Heinz Folkerts
Dozent: Prof. Dr. Karl-Heinz Folkerts

[letzte Änderung 11.10.2015]
Lernziele:
Die Studierenden sollen die gedanklichen, physikalischen und mathematischen Grundlagen der modernen Physik als Ausgangspunkt aktueller Technik kennenlernen. Dies ist als Vertiefung der vorausgegangenen Vorlesungen zur Physik zu verstehen. Es soll den Studierenden ein Einblick in das aktuelle physikalische Weltbild, die Methodik zum Gewinn physikalischer Erkenntnis  sowie den sich daraus ergebenden ungelösten Problemen gegeben werden. Die Studierenden sollen nach erfolgreichem Besuch der Veranstaltung in der Lage sein, einfache Probleme aus Relativitätstheorie und Quantenmechanik zu bearbeiten und ihren Bezug zur medizinischen Physik und Technik zu verstehen.

[letzte Änderung 10.11.2013]
Inhalt:
Relativistische Physik:
Voraussetzungen der Newton´schen und Galilei´schen Physik, Äthertheorie und das Experiment von Michelson und Morley, Relativitätsprinzip.
Lorentz-Transformationen. Zeitdilatation und Lorentz-Kontraktion, Transformation von Geschwindigkeiten, Aufgabe der Begriffe absoluter Raum und absolute Zeit, Raum-Zeit-Kontinuum, Minkowski-Geometrie und -Diagramm. Relativistische Dynamik:
Geschwindigkeitsabhängige Masse, Relativistischer Impuls, Äquivalenz von Masse und Energie, Relativistischer Energie-Impulssatz. Einblick in die Allgemeine Relativitätstheorie, Ersatz für die Newton´sche Gravitation, Gleichheit von Beschleunigung und Gravitationswirkung, Einfache Darlegung der Zeitdilatation in Gravitationsfeldern, Gravitationswirkung durch gekrümmte Raum-Zeit. Beispiele und experimentelle Befunde
 
Quantenphysik:
Probleme bei der Anwendung der klassischen Physik auf das Atom, Bohr´sches Atommodell, Probleme, Planck´sches Strahlungsgesetz, Photoeffekt und Einstein´sche Deutung als Lichtquanten, de Broglie´sche Materiewellen, experimentelle Befunde., Schrödingergleichung und Wellenfunktion, Kopenhagener Interpretation der Wellenfunktion, Rechnen mit Wahrscheinlichkeiten, Normierung der Wellenfunktion, Unschärferelationen, Lösungen der stationären Schrödingergleichung für einfache Potentiale, Tunneleffekt, Identische Teilchen, Fermionen, Bosonen, Spin, Freies Elektronengas, Bandstruktur der Halbleiter, Emission und Absorption von Strahlung, Lebensdauern von angeregten Zuständen.
Übungen
 
Elementarteilchen: Standardmodell der Elementarteilchenphysik
 
Abschließende Betrachtungen: Probleme, Einstein-Podolski-Rosen-Paradoxon,
Schrödinger´s Katze etc. Probleme der Vereinheitlichung von Quantenmechanik und Relativitätstheorie


[letzte Änderung 10.11.2013]
Literatur:
Giancoli Physik, Pearson, 3.Auflage 2010, Kap. 37, 38,39, 40; ISBN 978-3-8689-4023-7
           Griffiths D.J.: Quantenmechanik, 2.Aufl., Pearson 2012, ISBN 978-3-86894-114-2


[letzte Änderung 10.11.2013]
[Sun Feb 24 06:37:34 CET 2019, CKEY=bgdmp, BKEY=bmtm2, CID=BMT1939, LANGUAGE=de, DATE=24.02.2019]