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Grundlagen der modernen Physik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Grundlagen der modernen Physik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2014
Code: BMT1939
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P213-0025
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2VU (2 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
3
Studiensemester: laut Wahlpflichtliste
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur oder mündl. Prüfung

[letzte Änderung 10.11.2013]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

BMT832 Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2011 , 8. Semester, Wahlpflichtfach, allgemeinwissenschaftlich
BMT1939 (P213-0025) Biomedizinische Technik, Master, ASPO 01.04.2014 , Wahlpflichtfach, allgemeinwissenschaftlich
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
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/innen: 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]
[Wed Feb 28 10:43:45 CET 2024, CKEY=bgdmp, BKEY=bmtm2, CID=BMT1939, LANGUAGE=de, DATE=28.02.2024]