Studienanleitung für alle Studiengänge - Fachbereich Physik der ...

E1
Physik der kondensierten Materie & statistische Physik
Aufwand
600 h
Credits
20 CP
Studiensemester
4 (WS Beginner)
5 (SS Beginner)
Häufigkeit
Sommersemester
Dauer
1 Semester
1 Lehrveranstaltungen: Kontaktzeit Selbststudium Gruppengröße
Molekül und Festkörperphysik (V) 5 SWS / 75 h 160 h 50 - 80
Übungen dazu 2 SWS / 30 h 60 h 15 - 25
Thermodynamik und Statistik (V) 4 SWS / 60 h 125 h 50 - 80
Übungen dazu 2 SWS / 30 h 60 h 15 - 25
2 Lernergebnisse / Kompetenzen:
Die Studierenden erwerben Kenntnisse und Verständnis der grundlegenden Begriffe, Konzepte, und Phänomene der
Molekülphysik sowie der Physik der kondensierten Materie. Die umfasst auch grundlegende Kenntnisse in der
theoretischen Modellierung von Problemen der phänomenologischen Thermodynamik und der Statistik. Sie erlangen
Kompetenz zur selbständigen Bearbeitung von Problemstellungen in den genannten Themenbereichen.
3 Inhalte:
Molekül- und Festkörperphysik (Experimentalphysik):
Molekülphysik: Potentialkurven; Atom- und Molekülorbitale; Drehimpulse und Symmetrien in zweiatomigen Molekülen;
Bindung in H2: kovalente Bindung; Coulomb-, Austausch- und Überlappintegral; Typen der Molekülbindung; Rotation und
Schwingung zweiatomiger Moleküle; Normalmoden mehratomiger Molekülen; IR- und Raman-Spektren; elektronische
Übergänge; Franck-Condon-Prinzip; Festkörperphysik: Struktur des Kristallgitters, Beugung an periodischen Strukturen,
chemische Bindung im Festkörper, Dynamik und thermische Eigenschaften von Kristallgittern (Phononen), freie Elektronen
im Festkörper, Elektronen im periodischen Potential, Transportphänomene, Halbleiter (Leitfähigkeit, Dotierung, pn-
Übergang, Schottky-Modell), Magnetismus (magn. Suszeptibilität, Para-, Diamagnetismus, Austausch-Wechselwirkung,
Molekularfeldnährung, Ferromagnetismus), Supraleitung (Cooper-Paare, Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Supraleiter 1. und 2.
Art, London’sche Gleichungen, Flussquantisierung, Josephson-Effekt), optische/dielektrische Eigenschaften von
Festkörpern.
Thermodynamik und Statistik (Theoretische Physik):
Phänomenologische Thermodynamik: Gleichgewichtszustand, Temperatur, innere Energie, Entropie; thermodynamische
Potentiale, Zustandsgleichungen, Zustandsänderungen, Stabilität der Materie. Statistische Mechanik: Entropiefunktionale
und statistische Gesamtheiten; Thermodynamische Potentiale in der klassischen statistischen Mechanik und in der
Quantenstatistik. Anwendung auf ideale Systeme: Bose- und Fermigas, Photonen, spezifische Wärme des Festkörpers, Diaund
Paramagnetismus. Nichtgleichgewicht und Streben ins Gleichgewicht: Boltzmann Gleichung, Mastergleichung.
Phasenübergänge.
4 Lehrformen: Vorlesungen mit Übungen
5 Teilnahmevoraussetzungen: formal: keine
inhaltlich: Module G1 – G3
6 Prüfungsform:
wird von den verantwortlichen Dozenten festgelegt; in der Regel: mündliche Prüfung
7 Prüfungsvorleistung:
erfolgreiche Teilnahme an den Übungen in Molekül- und Festkörperphysik und in Thermodynamik und Statistik (2
Übungsscheine, in Molekül-und Festkörperphysik mit Klausur)
8 Voraussetzungen für Vergabe von CP: bestandene Modulprüfung
9 Stellenwert der Note für Endnote: 1/8
10 Modulbeauftragter: Prof. Dr. Herbert Urbassek
11 Hauptamtlich Lehrende: Dozenten der Physik*
* Im Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern werden alle Experimentalphysik-Veranstaltungen im Rotationsverfahren von den Dozenten der
Experimental- und technischen Physik gehalten und alle Theorie-Physik-Veranstaltungen im Rotationsverfahren von den Dozenten der
theoretischen Physik.
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