PTI05090 – Quantum Physics

Module
Quantum Physics
Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
Module number
PTI05090
Version: 1
Faculty
Physikalische Technik / Informatik
Level
Master
Duration
1 Semester
Semester
Summer semester
Module supervisor

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

Lecturer(s)

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

Course language(s)

German
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

ECTS credits

6.00 credits

Workload

180 hours

Courses

4.00 SCH (2.00 SCH Internship | 2.00 SCH Lecture with integrated exercise / seminar-lecture)

Self-study time

120.00 hours
30.00 hours Übungsaufgaben - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
60.00 hours Vorbereitung Praktikum - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
30.00 hours Self-study - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Pre-examination(s)

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

Examination(s)

mündliche Prüfungsleistung
Module examination | Examination time: 25 min | Weighting: 100%
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Media type
No information
Instruction content/structure

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:  

Qualification objectives

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

Special admission requirements

keine

Recommended prerequisites

- Kenntnisse in “Atom- und Molekülphysik”,

- Grundlagen in Festkörperphysik ,

- Kenntnisse im Lösen von Differentialgleichungen

Continuation options
No information
Literature

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

Herbert Pietschmann „Quantenmechanik verstehen“, ISBN 978-3540429777

Notes
No information