PTI05090 – Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Modul
Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
Quantum Physics
Modulnummer
PTI05090
Version: 1
Fakultät
Physikalische Technik / Informatik
Niveau
Master
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr. Daniel Schondelmaier
Daniel.Schondelmaier(at)fh-zwickau.de

Dozent/-in(nen)

Prof. Dr. Daniel Schondelmaier
Daniel.Schondelmaier(at)fh-zwickau.de

Lehrsprache(n)

Deutsch
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

ECTS-Credits

6.00 Credits

Workload

180 Stunden

Lehrveranstaltungen

4.00 SWS (2.00 SWS Praktikum | 2.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung)

Selbststudienzeit

120.00 Stunden
30.00 Stunden Übungsaufgaben - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
60.00 Stunden Vorbereitung Praktikum - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
30.00 Stunden Selbststudium - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Prüfungsvorleistung(en)

Praktikum (Protokoll, Testat)
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Prüfungsleistung(en)

mündliche Prüfungsleistung -
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 25 min | Wichtung: 100%
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung

Umbruch in der Physik – Grundlagen:

Kontinuums Physik, Wellengleichung, Physik diskreter Massepunkte, Hamiltonfunktion, Zentralpotential, Schwarzer Strahler, Wien‘sches Gesetz, Rayleigh – Jeans Gesetz, Ultraviolett Katastrophe Planck‘sches Wirkungsquant, Kosmische Hintergrundstrahlung, Photoeffekt, Welle-Teilchen-Dualismus, Photoelektronenspektroskopie, Solarzelle, Compton Effekt,Nebelkammer.

 

Materiewellen:

De Broglie Wellenlänge, Heinrich Hertz Versuch, Experiment von Davisson und Garmer, „langsame“ und „schnelle“ Elektronen, Überlagerung von Wellen, Wellenpakete, Amplitudenfunktion, Drehimpulsquantisierung, Beugung, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Dispersion, Statistische Deutung der Wellenfunktion, Normierung der Wellenfunktion, Heisenberg’sche Unbestimmtheitsrelation.

 

Quanteneffekte und Anwendungen:

Schrödinger-Gleichung, stationäre Probleme, Reflexionskoeffizient, Transmissionskoeffizient, Stufenpotential, Potentialbarriere, Tunneleffekt, Coulomb-Potential, Kernfusion und Alphazerfall, unendlich hoher Potentialtopf, harmonischer Oszillator, Fermi-Elektronengasmodell, Bändermodell, Zeeman- Effekt.

 

Praktikum:  

Qualifikationsziele

Die Quantenphysik fördert mehr als jedes andere Gebiet der Physik das abstrakte Denken und die Fähigkeit traditionelle Betrachtungs­weisen in Frage zu stellen. Durch die Vernetzung von Theoretischer Physik und Mathematik werden das fachliche und fachübergreifende Wissen vertieft und erweiterte methodische und analytische Ansätze vermittelt. Damit wird die Fähigkeit ausgebildet, komplizierte Problemstellungen durch verschiedene mathematische und physikalische Methoden zu beschreiben und unterschiedliche Lösungsansätze zu testen. Die Diskussion des Wahrscheinlichkeitscharakters der Quantenphysik, physi­kali­scher Paradoxa wie des Welle-Teilchen-Dualismus sollen das analytische Denkvermögen und die kritische Ergebnisbewertung entwickeln.

Die Analyse historisch wichtiger Entwicklungsabschnitte der modernen Physik und die Vorbildwirkung der dabei agierenden Persönlichkeiten fördern die Sozialkompetenz und ganzheitliche gesellschaftli­cher Sicht. Damit werden die Studierenden auf die Übernahme von Führungsverantwortung vorbereitet. Die Ergebnisse der Quantenphysik umgeben unser alltägliches Leben. Der Studierende vereint die grundlegenden Zusammenhänge zwischen der quantenphysikalischen Theorie und der vertrauten Anwendung

Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung

keine

Empfohlene Voraussetzungen

- Kenntnisse in “Atom- und Molekülphysik”,

- Grundlagen in Festkörperphysik ,

- Kenntnisse im Lösen von Differentialgleichungen

Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur

Wolfgang Demtröder „Experimentalphysik 3“ Atome, Moleküle und Festkörper, ISBN-13: 978-3642039102

Herbert Pietschmann „Quantenmechanik verstehen“, ISBN 978-3540429777

Hinweise
Keine Angabe