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Grundlagen der Modernen Physik

Modulbezeichnung: Grundlagen der Modernen Physik
Studiengang: Medizinische Physik, Master, ASPO 01.04.2019
Code: MP2102.PHY
SWS/Lehrform: 4V+1U (5 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 1
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
MP2102.PHY Medizinische Physik, Master, ASPO 01.04.2019, 1. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 75 Veranstaltungsstunden (= 56.25 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 93.75 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Michael Möller
Dozent:
Prof. Dr. Michael Möller


[letzte Änderung 18.07.2019]
Lernziele:
Die Studierenden können die Grenzen der "klassischen Physik" des Bachelorstudiums benennen. Sie können die wesentlichen Annahmen und Voraussetzung der "modernen" Physik und die dadurch beschriebenen bzw. vorhergesagten Phänomene erläutern:  
- Wann ist es sinnvoll, Optik durch Wellen zu beschreiben?
- Wann ist es sinnvoll, Materie durch Wellen zu beschreiben? Was bedeutet das?
- Was für Systeme werden duch die Quantenmechanik beschrieben?
- Welches ist der Zusammenhang zwischen klassischen (makroskopischen) und quantenmechanischen Systemen?
- Was für Systeme werden durch die (spezielle) Relativitätstheorie beschrieben?
Sie können die wesentlichen Rechenmethoden der Quantenmechanik auf einfache Systeme, insbesondere der Atomphysik und Quantenoptik anwenden.
Sie können relativistische Bewegungen grafisch und in Formeln darstellen und die wichtigsten relativistischen Effekte beschreiben, quantitativ berechnen, und abschätzen, wann eine relativistische Betrachtung notwendig ist.

[letzte Änderung 15.04.2019]
Inhalt:
Rekapitulation Wellen
- Licht- und Schallwellen
- Wellenausbreitung und Interferenzphänomene
- Wellenpakete
 
Spezielle Relativitätstheorie (Hering-Martin-Stohrer, Kapitel 10)
- Grundlagen: Relativität des Bezugssystems, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
- Lorentz-Transformation, Minkowski-Diagramm
- Relativistische Effekte: Längenkontraktion, Zeitdilatation, Addition der Geschwindigkeiten
- Relativistische Dynamik, insbesondere Massenzunahme
- Doppler-Effekt des Lichts
 
Quantenphysik (Demtröder, Bd. 3)
Entwicklung der Quantenphysik
- Experimentelle Hinweise auf den Teilchencharakter elektromagnetischer Strahlung
- Der Wellencharakter von Teilchen
- Materiewellen und Wellenfunktionen
- Die Quantenstruktur der Atome
- Was unterscheidet die Quantenphysik von der klassischen Physik?
Grundlagen der Quantenphysik
- Die Schrödingergleichung
- Anwendungsbeispiele der stationären Schrödingergleichung
- Mehrdimensionale Probleme
- Operatoren, Erwartungswerte und Eigenfunktionen, Drehimpuls
Das Wasserstoffatom
- Schrödingergleichung für Einelektronen-Atome
- Zeeman-Effekt
- Spin

[letzte Änderung 15.04.2019]
Literatur:
Alonso, Marcelo; Finn, Edward J.: Quantenphysik und Statistische Physik, Oldenbourg, (akt. Aufl.)
Demtröder, Wolfgang: Experimentalphysik: Band 3: Atome, Moleküle und Festkörper, Springer Spektrum, (akt. Aufl.)
Hering, Ekbert; Martin, Rolf; Stohrer, Martin: Physik für Ingenieure, Springer Vieweg, (akt. Aufl.)

[letzte Änderung 15.04.2019]
[Mon Jun  1 03:04:52 CEST 2020, CKEY=mpmMP2102.PHY, BKEY=mpm, CID=MP2102.PHY, LANGUAGE=de, DATE=01.06.2020]