Modulkatalog - Die Physikalisch-Astronomische Fakultät - Friedrich ...

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Modulkatalog - Die Physikalisch-Astronomische Fakultät - Friedrich ...

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FRIEDRICH - SCHILLER - UNIVERSITÄT

J E N A

PHYSIKALISCH-ASTRONOMISCHE FAKULTÄT

M O D U L K A T A L O G

f ü r d e n

S T U D I E N G A N G

P H Y S I K

mit dem Abschluss Master of Science

Stand: 05.07.2013


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Präambel

Der Modulkatalog für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master of Science beinhaltet alle Pflicht- und

Wahlpflichtmodule des physikalischen Fachstudiums und des Kontextstudiums, die entsprechend der Prüfungsordnung

für den Studiengang Physik § 22 zum Erreichen des Studienabschlusses Master of Science erfolgreich zu absolvieren

sind. Die Modulbeschreibungen informieren über den Modulverantwortlichen, die Voraussetzungen zur

Teilnahme, die Verwendbarkeit, den Status eines Moduls, die Lern- und Arbeitsformen, den Arbeitsaufwand und die

zu erreichenden Leistungspunkte, die Inhalte und Qualifikationsziele des Moduls, sowie die Art der Prüfungsleistungen

und deren Gewichtung. Die Modulbeschreibung informiert weiterhin über die Häufigkeit des Angebotes des Moduls

sowie die Dauer.

Der Modulkatalog entspricht den Anforderungen gemäß der Studienordnung Physik mit dem Abschluss Master of

Science in § 7 und wird jedes Semester insbesondere bezüglich der Lehrverantwortlichen aktualisiert. Die Module

werden entsprechend dem Studienplan auf Seite 4 angeboten. Wenn nichts anderes in der Modulbeschreibung

vermerkt ist, beträgt die Moduldauer ein Semester.

Inhaltsverzeichnis

Regelstudienpläne .......................................................................................................................................... 5

Allgemein-physikalische Fächer ............................................................................................................................. 7

1.Semester; Festkörperphysik I ..................................................................................................................... 7

2. Semester; Quantentheorie II ...................................................................................................................... 8

Physikalische Wahlfächer ....................................................................................................................................... 9

Astronomie/Astrophysik ................................................................................................................................. 9

1.Semester; Einführung in die Astronomie ..................................................................................................... 9

1. Semester; Physik der Sterne ................................................................................................................... 10

1.Semester; Physik der Planetensysteme ................................................................................................... 11

1. Semester; Astronomisches Praktikum ..................................................................................................... 12

1. Semester; Himmelsmechanik .................................................................................................................. 13

1. Semester; Spektroskopie ......................................................................................................................... 14

2. Semester; Astronomische Beobachtungstechnik .................................................................................... 15

2. Semester; Oberseminar Astrophysik/Astronomie .................................................................................... 16

2. Semester; Extragalaktik ........................................................................................................................... 17

2. Semester; Kosmologie ............................................................................................................................. 18

2. Semester; Laborastrophysik .................................................................................................................... 19

2. Semester; Neutronensterne ..................................................................................................................... 20

Festkörperphysik/Materialwissenschaft ....................................................................................................... 21

1. Semester, Festkörperphysik (Einführung in das Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft) ...... 21

1. Semester, Einführung in das Quantum Computing ................................................................................. 22

1. Semester, Einführung in die Quanten-Informationstheorie ...................................................................... 23

1. Semester; Festkörpermodifikation mit Ionenstrahlen .............................................................................. 24

1. Semester; Phasenfeldtheorie ................................................................................................................... 25

1. Semester; Nanomaterialien und Nanotechnologie ................................................................................... 26

1. Semester; Materialwissenschaft .............................................................................................................. 27

1. Semester; Metalle .................................................................................................................................... 28

1. Semester; Photovoltaik ............................................................................................................................ 29

1. Semester; Vakuum- und Dünnschichtphysik ........................................................................................... 30

1. Semester; Supraleitung ............................................................................................................................ 31

1. Semester; Thermodynamik und Kinetik der Phasenübergänge .............................................................. 32

1. Semester; Festkörperanalyse mit energiereichen Teilchen…………………………………………… …. 33

2. Semester; Kern- und Elementarteilchenphysik ........................................................................................ 35

2. Semester; Oberseminar Festkörperphysik/ Materialwissenschaft ........................................................... 36

2. Semester; Nukleare Festkörperphysik ..................................................................................................... 37

2. Semester; Physik der Nanostrukturen ..................................................................................................... 38

2. Semester; Cluster und Nanoteilchen ....................................................................................................... 39

2. Semester; Magnetismus .......................................................................................................................... 40

2. Semester; Polymer Science ..................................................................................................................... 41

2. Semester; Festkörpertheorie.................................................................................................................... 42


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Gravitations- und Quantentheorie ................................................................................................................ 43

1. Semester; Allgemeine Relativitätstheorie ................................................................................................ 43

1. Semester; Pfadintegrale ........................................................................................................................... 44

1. Semester; Symmetrien in der Physik ....................................................................................................... 45

1. Semester; Physik der Skalen – die Renormierungsgruppe ..................................................................... 46

1. Semester; Introduction to Cosmology ...................................................................................................... 47

1. Semester; Jenseits des Standardmodells ................................................................................................ 48

1. Semester; Mathematische Methoden der Physik für Fortgeschrittene .................................................... 49

1. Semester; Relativistische Gravitations- und Astrophysik ......................................................................... 50

1. Semester; Quantenfeldtheorie II .............................................................................................................. 51

1. Semester; Solitonen ................................................................................................................................. 52

1. Semester; Numerische Relativitätstheorie ............................................................................................... 53

1. Semester; Computational Physics III ....................................................................................................... 54

1. Semester; Das Standardmodell der Teilchenphysik und Eichtheorien .................................................... 55

1. Semester; Gravitationswellen................................................................................................................... 56

1. Semester; Quantenelektrodynamik .......................................................................................................... 57

1. Semester; Physik des Quantenvakuums ................................................................................................. 58

1. Semester; Atomic Theory ......................................................................................................................... 59

1. Semester; Einführung in Stringtheorie und AdS/CFT .............................................................................. 60

1. Semester; Einführung in die Teilchenphysik ............................................................................................ 61

2. Semester; Quantenfeldtheorie I ............................................................................................................. 602

2. Semester; Quantum Optics ...................................................................................................................... 63

2. Semester; Kontinuumsmechanik ............................................................................................................. 64

2. Semester; Oberseminar ........................................................................................................................... 65

2. Semester; Spektrale Verfahren in der Theoretischen Physik .................................................................. 66

2. Semester; Supersymmetrie ...................................................................................................................... 67

2. Semester; Magnetohydrodynamik............................................................................................................ 68

2. Semester; Quantenfeldtheorie des Festkörpers, Dichtefunktionaltheorie................................................ 69

Optik ............................................................................................................................................................. 70

1. Semester; Nichtlineare Optik ................................................................................................................... 70

1. Semester; Optische Messverfahren und Sensorik ................................................................................... 71

1. Semester; “Biomedical Imaging – Ionizing Radiation” ............................................................................. 72

1. Semester: Astrophotonics ........................................................................................................................ 73

1. Semester; Biophotonics ........................................................................................................................... 74

1. Semester; High intensity/relativistic optics ............................................................................................... 75

1. Semester; Laser in Ophthalmology and Medicine ................................................................................... 76

1. Semester; Nanomaterials for photonics ................................................................................................... 77

1. Semester; Theoretical nanooptics ............................................................................................................ 78

1. Semester; Thin film optics ........................................................................................................................ 79

1. Semester; Physikalische Grundlagen erneuerbarer Energien ................................................................. 80

1. Semester; Introduction to optical modeling and design I ......................................................................... 81

1. Semester; Experimentelle Methoden der optischen Spektroskopie ........................................................ 82

1. Semester; Wechselwirkung hochenergetischer Teilchen- und Photonenstrahlung mit Materie .............. 83

1. Semester; Modern Atomic Physics: Experiments and Theory 82

1. Semester; Optical modeling and design II ............................................................................................... 85

1. Semester; Grundlagen der Laserphysik ................................................................................................... 86

1. Semester; Laser und Anwendungen ........................................................................................................ 87

1. Semester; Licht-Materie-Wechselwirkung bei hohen Intensitäten ........................................................... 88

1. Semester; Plasma physics ....................................................................................................................... 89

1. Semester; Angewandte Lasertechniken – Teil: Laser als Werkzeug ...................................................... 90

1. Semester; Optical design with Zemax ...................................................................................................... 91

1. Semester; Imaging and aberration theory ................................................................................................ 92

1. Semester; Lasers in Medicine .................................................................................................................. 93

1. Semester; Living Optics – Ophthalmic and Physiological Optics ............................................................. 94

1. Semester; Photovoltaik ............................................................................................................................. 96

1. Semester; Microoptics .............................................................................................................................. 97

1. Semester; Interaction of high-energy radiation with matter ...................................................................... 98

1. Semester; Active Photonic Devices 97

1. Semester; Fundamentals of microscopic imaging 99

1. Semester; Advanced lens design 101

1. Semester; Beugungstheorie elektromagnetischer Wellen 103


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1. Semester; Optik in Wellenleiterarrays 104

1. Semester; Physical optics simulations with VirtualLab........................................................................... 107

1. Semester; Physics of ultrafast optical discharge and filamentation ..................................................... 1078

2. Semester; Waveguide theory ............................................................................................................... 1099

2. Semester; Laser Physics ................................................................................................................... 11010

2. Semester; Computational photonics .................................................................................................... 1111

2. Semester; Quantum Optics .................................................................................................................. 1122

2. Semester; “Biomedical Imaging – Non-Ionizing Radiation” .................................................................. 1133

2. Semester; Strong-field and Attosecond Laser Physics ........................................................................ 1144

2. Semester; Oberseminar Optik ............................................................................................................. 1155

2. Semester; Physics of free-electron lasers............................................................................................ 1166

2. Semester; Optical modeling and design I ............................................................................................ 1177

2. Semester; Holography .......................................................................................................................... 1188

2. Semester; Applied laser technology I (Laser as a probe) .................................................................... 1199

2. Semester; Angewandte Lasertechniken – Laser als Sonde .............................................................. 12020

2. Semester; Optoelectronics ................................................................................................................... 1211

2. Semester; XUV Optics ......................................................................................................................... 1222

2. Semester; Moderne Methoden der Spektroskopie .............................................................................. 1232

2. Semester; Micro/nanotechnology ......................................................................................................... 1244

2. Semester; Introduction to nanooptics ................................................................................................... 1255

2. Semester; Image processing ............................................................................................................... 1266

2. Semester; Design and correction of optical systems ........................................................................... 1277

2. Semester; Coherence theory and applications .................................................................................... 1288

2. Semester; Ultrafast optics .................................................................................................................... 1299

2. Semester; Kohärenzoptik und optische Informationsverarbeitung .................................................... 13030

2. Semester; Faseroptik ........................................................................................................................... 1311

2. Semester; Photonic Materials – Basics and Applications .................................................................... 1322

Laser-Tissue Interaction and application of lasers in ophthalmology and medicine ................................ 1344

Grundlagen und aktuelle Entwicklungen in der Mikroskopie .................................................................... 1355

Nichtphysikalisches Wahlfach .................................................................................................................. 1377

Mathematik ............................................................................................................................................... 1377

1. Semester; Stochastik I für Physiker ..................................................................................................... 1377

1. Semester; Stochastik III für Physiker ................................................................................................... 1388

2. Semester; Stochastik II für Physiker .................................................................................................... 1399

Philosophie ............................................................................................................................................. 14040

1. Semester; Logik und Argumentationslehre ............................................................................................ 140

1. Semester; Bildtheorie und Ästhetik ...................................................................................................... 1411

2. Semester; Geschichte der Philosophie ................................................................................................ 1422

2. Semester; Theoretische Philosophie ................................................................................................... 1433

Übergreifende Inhalte ....................................................................................................................................... 1444

3. Semester; Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten .................................................................... 1444

3. Semester; Projektplanung zur Masterarbeit ......................................................................................... 1455

Masterarbeit ............................................................................................................................................. 1466

4. Semester; Masterarbeit ........................................................................................................................ 1466


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Regelstudienpläne

LP – Leistungspunkte

Masterprüfung nach 4 Semestern ≥ 120 LP

Physikalische Wahlfächer: Astronomie/Astrophysik, Festkörperphysik/ Materialwissenschaft, Gravitations- und Quantentheorie, Optik

Im 1. Semester und 2. Semester müssen zwei Wahlfachmodule aus unterschiedlichen Wahlfächern belegt werden. Die Auswahl eines dritten Wahlfaches im

2. oder 3. Semester ist möglich.


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Allgemein-physikalische Fächer

1.Semester; Festkörperphysik I

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Festkörperphysik I

Prof. Dr. Fritz

deutsch

Pflichtmodul für den Studiengang MA Physik im 1. Semester

Vorlesung: 4 SWS

Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 60, Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

- Vermittlung von Begriffen, Phänomenen und

Konzepten der experimentellen Festkörperphysik

- Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

Aufgaben aus diesem Gebiet

Dynamik des Kristallgitters, Phononen und thermische Eigenschaften,

mechanische Eigenschaften, Elektronen im Festkörper, elektrische

Eigenschaften, thermoelektrische Eigenschaften

spezielle Eigenschaften (Dielektrika, Magnetismus, Supraleitung),

nichtkristalline Festkörper, dünne Schichten, elektronische Bauelemente

Übungsaufgaben, aktive Teilnahme an den Übungen

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Semesterabschlussklausur (60 Minuten)

Medienformen:

Literatur:

Medienunterstützte Vorlesung und Übungen

Lehrbücher der Festkörperphysik


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2. Semester; Quantentheorie II

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Quantenmechanik II

Prof. Dr. A. Wipf

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Pflichtmodul für den Studiengang MA Physik im 1. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 4 SWS

Übung:

2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 60, Übung: 30

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Bachelor, Modul Quantenmechanik I

Vermittlung der Methoden zur Beschreibung und Modellierung von

nichtrelativistischen und relativistischen physikalischen Systemen in

der Quantenmechanik.

Entwicklung der Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von anspruchsvolleren

Aufgaben und der Behandlung von komplexeren

Systemen.

Mehrkörpersysteme

identische Teilchen

Symmetrien, Addition von Drehimpulsen

Zeitabhängige Störungstheorie

Streutheorie

Einführung in relativistische Quantenmechanik

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt

gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerunterstützte Demonstrationen,

Skript zur Vorlesung

Lehrbücher der Theoretischen Physik z.B. F. Schwabl; W. Nolting;

Straumann; K. Gottfried und T.M. Yan; C. Cohen-Tannoudji.


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Physikalische Wahlfächer

Astronomie/Astrophysik

1.Semester; Einführung in die Astronomie

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r), Dozent:

Sprache:

Einführung in die Astronomie

Prof. Dr. Krivov

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Bachelor Physik, Master Physik,

Lehramt

Häufigkeit des Angebots (Zyklus)

Dauer des Moduls:

Wintersemester

1 Semester

Lehrform / SWS: Vorlesung: 2 SWS plus Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vorstellung von Astronomie als exakter Naturwissenschaft, Methoden

und Erkenntnisse, Vermittlung des modernen Weltbilds

- Was ist Astronomie?

- "Kosmographische" Beschreibung des Weltalls

- Theoretische und beobachtende Methoden der Astronomie

- Sphärische Astronomie, Astrometrie

- Himmelsmechanik, Keplersche Gesetze

- Sonnensystem

- Sonne und Sterne

- Milchstraßensystem

- Galaxien

- Kosmologie

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen

Übungsaufgaben oder Klausur oder mündliche Prüfung

Tafel, Overhead, Beamer

Karttunen, Kröger, Oja, Poutanen, Donner, Fundamental Astronomy

(Springer),

Unsöld, Baschek, Der neue Kosmos (Springer),

Voigt, Abriss der Astronomie (BI Wissenschaftsverlag)


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1. Semester; Physik der Sterne

Modulnummer

Modulbezeichnung

Physik der Sterne

Modulverantwortliche(r), Dozent: Prof. Dr. Ralph Neuhäuser

Sprache:

deutsch (manchmal teils englisch)

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) Wintersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 4 SWS

Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 60, Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 8

Voraussetzungen:

Inhalte des Moduls Einführung in die Astronomie

Lernziele / Kompetenzen: - Vermittlung der grundlegenden Begriffe, Phänomene und

Konzepte der Stellarphysik

- Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

Aufgaben und Problemen der Stellarphysik

Inhalt:

Entstehung und Entwicklung von Sternen als Funktion der Masse

durch das Hertzsprung-Russell Diagramm, Sternatmosphären,

Spektroskopie, Photometrie, Kernfusion als Energiequelle

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Regelmäßige Teilnahme an den Übungen und Abgabe der

Übungsaufgaben (mindestens 80%)

Klausur (120 min Dauer) oder mündliche Prüfung am Ende des

Semesters oder erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (Form

der Prüfung wird zu Beginn der Vorlesungen angegeben, Form

der Wiederholungsprüfung nach der ersten Prüfung)

Medienunterstützte Vorlesung (Tafel, Overheadfolien, Beamer)

mit Übungen und praktischen Vorführungen

Scheffler, Elsässer, Physik der Sterne und der Sonne (BI), sehr

ausführlich, sehr gut

Carroll, Ostlie, Introduction to Modern Astrophysics (Addison-

Wesley), englisch, sehr gute Einführung

Stahler, Palla, The formation of stars (Wiley-VCH, 2004), englisch,

sehr ausführlich, sehr gut, sehr aktuell

Unsöld, Baschek, Der neue Kosmos (Springer), ausführlich, aktuell

und gut geeignet


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1.Semester; Physik der Planetensysteme

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Physik der Planetensysteme

Prof. Alexander Krivov

Prof. Alexander Krivov, Prof. Artie Hatzes

meist englisch (manchmal teilweise deutsch)

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Häufigkeit des Angebots

Dauer des Moduls

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Jedes Sommersemester

1 Semester

Vorlesung: 4 SWS, Übung: 2 SWS

Präsenzstunden: Vorlesung: 60 h, Übung: 30 h

Leistungspunkte (ECTS credits): 8

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60 h

Lösen von Übungsaufgaben: 60 h

Prüfungsvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Modul Einführung in die Astronomie empfohlen

Erlernen von Eigenschaften, Entstehung und Entwicklung des

Sonnensystems und extrasolarer Planetensysteme

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbstständigen Lösen von vergleichsweise

einfachen Aufgaben aus diesen Gebieten

Inhalt:

Das Sonnensystem und extrasolare Planetensysteme: Überblick

und historischer Abriss;

Detektionsmethoden von Exoplaneten (Radialgeschwindigkeit,

Astrometrie, Transit, Direktaufnahme, Mikrolensing, Interferometrie);

beobachtete Eigenschaften und Diversität von Planetensystemen;

Theorie der Planetenentstehung (Akkretionsscheibe, Staub-Gas-

Wechselwirkung, Agglomeration vom Staub zu Planetesimalen,

Wachstum der Planetesimale zu Embryonen, Entstehung der Riesen-

und terrestrischen Planeten, Migration, Trümmerscheiben)

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben (mindestens 80%)

Voraussetzungen für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform)

Medienformen:

Literatur:

Übungen, Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

(Art der Prüfung und Wiederholungsprüfung wird zu Beginn

der Vorlesung bekannt gegeben)

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Safronov, Evolution of the protoplanetary cloud and formation of

the Earth and the planets (1969)

Clark, Extrasolar Planets (Wiley,1998)

Garzon, Eiroa, de Winter, Mahoney (Eds.), Disks, Planetesimals,

and Planets, ASP Conf. Ser., V. 219, 2000

Deming , Seager (Eds.), Sci. Frontiers in Research on Extrasolar

Planets , ASP Conf. Ser., V. 294, 2003

“Protostars and Planets III-V” (Univ. Arizona Press, 1993-2006)


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1. Semester; Astronomisches Praktikum

Studiengang:

Modulbezeichnung:

ggf. Kürzel

Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Astronomisches Praktikum

Astrolab

ggf. Untertitel

ggf. Lehrveranstaltungen:

Semester:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Laborpraktikum Astronomie/Astrophysik

Sommersemester

Prof. Neuhäuser

Prof. Neuhäuser, Dr. Mugrauer, Dr. Mutschke, Dr. Löhne

Deutsch

Master Physik, Diplom Physik, Lehramt

4 SWS Praktikum: teils Beobachtungspraktikum, teils Labor-

Astrophysik-Praktikum

60h Präsenz bei Praktikum,

Leistungspunkte: 8

120h Eigenstudium für Vor- und Nachbereitung

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Grundstudium Bachelor Physik

Einführung in die Astronomie empfohlen

Funktionsweise und Beobachtung von Sternen, Staublaborversuche,

Datenauswertung, Fehlerrechnung

Spektroskopie und Photometrie am Teleskop,

interstellarer Staub, Sternentstehung, Infrarot-Astronomie

Studien- und Prüfungsleistungen:

Medienformen:

Literatur:

Protokolle ausarbeiten und abgeben, ggf. Prüfung

Tafelanschrieb, Overheadfolien, praktiksches Vorführen

Voigt, Abriss der Astronomie (BI Wissenschaftsverlag)

Unsöld, Baschek, Der neue Kosmos (Springer)

Scheffler, Elsässer, Physik der Sterne und der Sonne (BI)

Carroll, Ostlie, Intro to Modern Astrophysics (Addison-Wesley)


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1. Semester; Himmelsmechanik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Himmelsmechanik

Prof. Alexander Krivov

Prof. Alexander Krivov

Englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik

Häufigkeit des Angebots

Dauer des Moduls

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte (ECTS credits): 6

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Wintersemester (alle 1 bis 2 Jahre)

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS, Übung: 2 SWS

Präsenzstunden: Vorlesung: 30 h, Übung: 30 h

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30 h

Lösen von Übungsaufgaben: 30 h

Prüfungsvorbereitung: 60 h

Gesamtarbeitsaufwand: 180 Stunden

Modul Einführung in die Astronomie empfohlen

Erlernen von grundlegenden Begriffen, Problemen und Methoden

der klassischen und modernen Himmelsmechanik und deren Anwendungen

auf verschiedene astronomische Probleme

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbstständigen Lösen von

vergleichsweise einfachen Aufgaben aus diesen Gebieten

Gegenstand der Himmelsmechanik; Zwei-Körper-Problem; eingeschränktes

Drei-Körper-Problem; gestörte Bewegungen; Dynamik

der Planetensysteme: resonante, säkulare und periodische Störungen;

Chaos und Stabilität; moderne Erweiterungen: relativistische

Himmelsmechanik, nichtgravitative Himmelsmechanik, Astrodynamik

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben (mindestens 80%)

Übungen, Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

(Art der Prüfung und Wiederholungsprüfung wird zu Beginn

der Vorlesung bekannt gegeben)

Medienformen:

Literatur:

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Murray, Dermott, Solar System Dynamics (Cambridge Univ. Press,

1999)

Danby, Fundamentals of Celestial Mechanics (Willmann-Bell,

1988)

Guthmann, Einführung in die Himmelsmechanik und

Ephemeridenrechnung (BI-Wissenschaftsverlag)


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1. Semester; Spektroskopie

Modulbezeichnung:

Spektroskopie

Modulnummer

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den

Studiengängen

Lehrformen / SWS:

Dauer des Moduls

Prof. Artie Hatzes

Prof. Artie Hatzes

Englisch

Wahlpflichtmodul Diplom Physik und Master Physik

(alle 1-2 Jahre im WiSe)

2 SWS Vorlesung

1 Semester

Leistungspunkte: 4

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung

Selbststudium:

Nacharbeit: 60 h

Prüfungsvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vorlesung Einführung in die Astronomie empfohlen

Grundlagen der Spektroskopie und Sternatmosphären

Spektroskopie: Instrumente, Beobachtung, Auswertung; Theorie

der Sternatmosphären, Sternaufbau, Anwendungen

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Gray, Stellar Photospheres (Cambridge Univ. Press)


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2. Semester; Astronomische Beobachtungstechnik

Modulbezeichnung:

Astronomische Beobachtungstechnik

Modulnummer 128.3102

Modulverantwortliche(r):

Prof. Ralph Neuhäuser

Dozent(in):

Prof. Ralph Neuhäuser, Dr. Markus Mugrauer

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Lehrformen / SWS:

2 SWS Vorlesung + 2 SWS Übung + 2 SWS Praktikum

Dauer des Moduls

1 Semester

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 30 h Übungen

+ 30h Praktikum

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 150 h

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen: Methoden der beobachtenden Astronomie in allen Wellenlängen;

Beobachtungstechnik und Datenauswertung. Kenntnis der

Teleskoptechnik in allen Wellenlängen

Inhalt: - Strahlungstheorie, Leuchtkraft

- CCD-Detektoren, Datenreduktion

- Aufbau und Funktion optischer und Infrarot-Teleskope

- Grundlagen der Infrarot-Astronomie

- Speckle-Technik, Adaptive Optik, Interferometrie

- Radioastronomie: Teleskope und Wissenschaft

- Ultraviolett-, Röntgen- und Gamma-Astronomie

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben, abends Praktikum

Übungen oder Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

(wird am Anfang der Vorlesungszeit bekannt gegeben),

Nachprüfung als mündliche Prüfung

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Karttunen, Kröger, Oja, Poutanen, Donner, Astronomie – eine

Einführung (Springer)

Unsöld, Baschek, Der neue Kosmos (Springer)

Weigert, Wendker, Wisotzki, Astronomie und Astrophysik : ein

Grundkurs (Wiley VCH)


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2. Semester; Oberseminar Astrophysik/Astronomie

Modulnummer

Modulbezeichnung

Oberseminar Astronomie/Astrophysik

Modulverantwortliche(r), Dozent:

Sprache:

Prof. Dr. Ralph Neuhäuser, Prof. Dr. Alexander Krivov

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Oberseminar Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Häufigkeit des Angebots (Zyklus)

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Winter- und Sommersemester

1 Semester

Seminar: 2 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Seminar: 30

Selbststudium: Nacharbeit: 45

Vortragsvorbereitung: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalte des Moduls Einführung in die Astronomie

und eines Wahlpflichtmoduls Astrophysik

Vertiefte Vermittlung von Konzepten der beobachtenden und theoretischen

Astronomie/Astrophysik

Selbständiges Einarbeiten in ein Spezialgebiet

Selbständiges Auffinden und Auswerten wiss. Literatur

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

aktuellen Aufgaben der Astronomie/Astrophysik

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vorbereiten und Halten eigener Vorträge, Diskussion von aktuelle

Forschungsfeldern

Systematische Erarbeitung von Spezialkenntnissen auf dem Gebiet

der Astronomie/Astrophysik

Schwerpunkt bei Theoretischer Astrophysik z.B. zirkumstellare

Scheiben, Planetenentstehung

Schwerpunkte bei beobachtender Astrophysik z.B. Infrarot-

Astronomie, sub-stellare Objekte, Interferometrie, Adaptive Optik,

Endstadien der Sternentwicklung, insbesondere Neutronensterne

Regelmäßige Teilnahme an den Seminaren (mindestens 80%)

ein Fachvortrag (benotet)

regelmäßige Teilnahme

Medienunterstützte Vorträge und Diskussionen (Tafel, Overheadfolien,

Beamer)

Spezialliteratur des jeweiligen Fachgebietes (vorwiegend in englischer

Sprache)


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2. Semester; Extragalaktik

Modulnummer

Modulbezeichnung

Extragalaktik

Modulverantwortliche(r), Dozent:

Sprache:

Prof. Dr. Helmut Meusinger

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Häufigkeit des Angebots (Zyklus)

Dauer des Moduls:

alle 2 Jahre im Sommersemester in ungeraden Jahren

1 Semester

Lehrform / SWS: Vorlesung: 2 SWS Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Selbststudium: Nacharbeit + Übungen: 90

Prüfungsvorbereitung: 60

Gesamtarbeitsaufwand: 180 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 6

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Inhalte des Moduls Stellarphysik

- Vermittlung der grundlegenden Begriffe, Phänomene und Konzepte

der beobachtenden Extragalaktik

- Verständnis extragalaktischer und kosmologischer Phänomene

Milchstrassensystem: Bestandteile des Sternsystems, Kinematik

der Sterne; Galaxien: Normale und aktive Galaxien, supermassereiche

Schwarze Loecher, Galaxienhaufen; beobachtende Kosmologie:

Entfernungsbestimmung, Supernovae, Gamma-Ray

Bursts, Hintergrundstrahlung, Weltmodelle, Dunkle Materie

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Regelmäßige Teilnahme an der Vorlesung (mindestens 80%)

Klausur (120 min Dauer) oder mündliche Prüfung am Ende des

Semesters oder erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (Form

der Prüfung wird zu Beginn der Vorlesungen angegeben, Form

der Wiederholungsprüfung nach der ersten Prüfung)

Medienunterstützte Vorlesung (Tafel, Overheadfolien, Beamer)

z.T. mit Übungen

Schneider, Extragalaktische Astronomie (Springer), sehr ausführlich,

sehr aktuell

Unsoeld & Baschek, Der neue Kosmos (Springer), sehr ausführlich

zu Stellarphysik


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2. Semester; Kosmologie

Modulbezeichnung:

Modulnummer

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Kosmologie

Prof. Karl-Heinz Lotze

Prof. Karl-Heinz Lotze

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den

Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

Studiengängen

(alle 2 Jahre im SoSe in geraden Jahren)

Lehrformen / SWS:

2 SWS Vorlesung plus 2 SWS Übung

Dauer des Moduls

1 Semester

Leistungspunkte: 6

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 30 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungen: 30 h

Prüfungsvorbereitung: 90h

Gesamtaufwand: 180 Stunden

Voraussetzungen:

Vordiplom oder Bachelor in Physik, Vorlesungen Allgemeine Relativitätstheorie

und Extragalaktik empfohlen

Lernziele / Kompetenzen: Probleme, Methoden und Aussagen der theoretischen und beobachtenden

Kosmologie

Inhalt:

Robertson-Walker-Kosmen, Friedmannsche Weltmodelle, kosmologisch

relevante astronomische Beobachtungen, Modelle mit

kosmologischer Konstante, Horizonte, Inflation, thermische Geschichte

der frühen Universums, Strukturbildung

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben

Übungen, Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien mit handouts

Schneider, Extragalaktische Astronomie (Springer)

Harrison: Cosmology (Cambridge University Press)

Goenner: Einführung in die Kosmologie (Spektrum Akademischer

Verlag)

Peacock: Cosmological Physics (Cambridge Univ. Press)


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2. Semester; Laborastrophysik

Modulbezeichnung:

Modulnummer

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den

Studiengängen

Lehrformen / SWS:

Dauer des Moduls

Leistungspunkte: 6

Arbeitsaufwand:

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Laborastrophysik

Prof. Friedrich Huisken

Dr. Cornelia Jäger, Dr. Harald Mutschke

Deutsch

Wahlpflichtmodul Diplom Physik, Master Physik, Lehramt

(alle 1-2 Jahre im WiSe)

2 SWS Vorlesung + 1-2 SWS Übung + 2 SWS Praktikum

1 Semester

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung

30 h Übung

60 h Praktikum

Selbststudium: Nacharbeit: 30 h

Prüfungsvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 180 Stunden

Vordiplom oder Bachelor in Physik

Kenntnisse über interstellare und zirkumstellare Medien, Konzeption

von astrophysikalischen Laborexperimenten, Molekül- und

Festkörperspektroskopie, optische Eigenschaften von Clustern,

Nanoteilchen und Festkörperpartikeln

Mineralogie und Evolution kosmischer Staubpartikel; Emission,

Absorption und Streuung elektromagnetischer Strahlung durch

Partikel (Mie-Theorie); Festkörper-Spektroskopie bei kurzen und

langen Wellenlängen sowie tiefen Temperaturen; Erzeugung und

Analytik von Nanopartikeln und anderen Analogmaterialien im

Labor; Quantenmechanische Effekte in Nanoteilchen; Photolumineszenz;

Erzeugung von Molekül- und Clusterstrahlen; Absorptions-

spektroskopie von Molekülen und Clustern in der Gasphase;

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Krügel, The Physics of Dust (IOP)

Henning (Hrsg.), Astromineralogy (Springer)

Kuzmany, Festkörperspektroskopie (Springer)

Ehrenfreund u.a. (Hrsg.), Laboratory Astrophysics and Space

Research (Kluwer)

Tielens & Snow, The Diffuse Interstellar Bands (Kluwer)


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2. Semester; Neutronensterne

Studiengang:

Modulbezeichnung:

Semester:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Master Physik, Diplom Physik, Lehramt Astronomie

Neutronensterne

alle 2-3 Jahre im Sommersemester

Prof. Neuhäuser

Prof. Neuhäuser

Deutsch

Wahlpflichtfach Diplom Physik, Master Physik

2 SWS Vorlesung + 2 SWS Übung

Arbeitsaufwand:

30h Vorlesungen

30h Übung

90h Eigenstudium für Vor- und Nachbereitung

Leistungspunkte: 6

Voraussetzungen:

Einführung in die Astronomie, Stellarphysik empfohlen

Lernziele / Kompetenzen: Entwicklung von Sternen verschiedener Massen, Endstadien,

Methoden der Hochenergie-Astrophysik

Inhalt:

Entwicklung von Sternen als Funktion der Masse, Nach-

Hauptreihen-Entwicklung, Endstadien: weiße Zwerge, Neutronensterne,

schwarze Löcher, Supernovae,

Hochenergie-Astrophysik: Röntgen- und Gamma-Strahlung

Studien- und Prüfungsleistungen: Klausur oder mündliche Prüfung

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

erfolgreiche Teilnahme an Übungen

fungsvorleistungen)

Medienformen:

Literatur:

Tafelanschrieb, Overheadfolien, PowerPoint

Unsöld, Baschek, Der neue Kosmos (Springer)

Scheffler, Elsässer, Physik der Sterne und der Sonne (BI)

Carroll, Ostlie, Intro to Modern Astrophysics (Addison-Wesley)

Longair, High Energy Astrophysics vol. 1 & 2 (Cambridge)

Lorimer, Kramer, Handbook of Pulsar Astronomy (Cambridge)

Haensel, Potekhin, Yakovlev, Neutron stars (Springer)


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Festkörperphysik/Materialwissenschaft

1. Semester, Festkörperphysik (Einführung in das Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft)

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Festkörperphysik (Einführung in das Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft)

Prof. Dr. F. Bechstedt

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Deutsch

Wahlmodul für den Studiengang MA Physik

Vorlesung: 4 SWS

Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 60 Übung, Seminar: 30

Selbststudium: Nacharbeit der Vorlesung: 45

Übungsaufgaben: 60

Klausurvorbereitung: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vermittlung grundlegender Fähigkeiten für die Beschreibung, Modellierung,

Messung und Interpretation von Strukturen, Effekten,

Phänomenen und Anregungen in kondensierter Materie

Entwicklung der Fähigkeit, physikalische Probleme in komplexen

Strukturen auf Grundtatsachen zurückzuführen

Elastische Eigenschaften, Elektronenstruktur kristalliner und

nichtkristalliner Systeme, Magnetismus, Spinphänomene, Bewegung

von Elektronen in äußeren Feldern, Halbleiter, Transportphänomene,

Dielektrische Eigenschaften, Ordnung-Unordnungs-

Phänomene, Elementaranregungen

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt

gegeben.

Klausur am Ende des Semesters

Mediengestützte Vorlesung mit Computerdemonstrationen und

Übungen, LaTeX-Script

Lehrbücher der Festkörperphysik und –theorie: Ibach/Lüth, Kittel,

Ashcroft/Mermin, Valenta/Jäger


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1. Semester, Einführung in das Quantum Computing

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Dauer des Moduls

Arbeitsaufwand:

Einführung in das Quantum Computing

PD Dr. Wolfram Krech

PD Dr. Wolfram Krech

deutsch

Wahlmodul M.Sc. Physik; Wahlkurs im Bereich Festkörperphysik/Materialwissenschaft

oder Gravitations- und Quantentheorie

2 SWS Vorlesung +1 SWS Übung

1 Semester

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium:

Nacharbeit + Übungsaufgaben: 60h

Prüfungsvorbereitung: 15h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzungen für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform)

Medienformen:

Literatur:

Quantentheorie

Vermittlung grundlegender Fähigkeiten zur Beschreibung, Modellierung

und Interpretation der Arbeitsweise künftiger Quantenrechner

Selbständiges Bearbeiten (Simulation) von Quantenprozessen

zum Aufbau von Algorithmen

• Turingmaschine

• klassische Schaltkreise

• Qubits

• Quantenschaltkreise

• Quantenfouriertransformation

• Fehlerkorrektur

- Elemente der Quanten-Informationstheorie

Durchgängige Teilnahme an Übungen, Abarbeitung der

Übungsaufgaben

Klausur am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien

Aktuelle Bücher/Monografien (werden am Beginn der Vorlesung

durch Dozenten empfohlen)


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1. Semester, Einführung in die Quanten-Informationstheorie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Dauer des Moduls

Arbeitsaufwand:

Einführung in die Quanten-Informationstheorie

PD Dr. Wolfram Krech

PD Dr. Wolfram Krech

deutsch

Wahlmodul BA/MA Physik; Wahlkurs im Bereich Festkörperphysik/Materialwissenschaft

oder Gravitations- und Quantentheorie

2 SWS Vorlesung +1 SWS Übung

1 Semester

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 60h

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Quantentheorie

Vermittlung grundlegender Kenntnisse zur Übertragung und

Verarbeitung von Information mit Hilfe von Quantensystemen

als Informationsträger

Informationstheoretische Beherrschung der Verschränktheit

von Quantensystemen

• Qubit

• Quantenentropie der Information

• Quanten-Datenkompression

• Verborgene Quanteninformation/Nichtlokalität

• Bellsche Ungleichungen

• Entanglement

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzungen für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform)

Medienformen:

Literatur:

Durchgängige Teilnahme an Übungen, Bearbeitung der

Übungsaufgaben

Prüfung (Klausur) am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien

Aktuelle Bücher/Monografien (werden am Beginn der Vorlesung

durch Dozenten empfohlen)


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1. Semester; Festkörpermodifikation mit Ionenstrahlen

Modulnummer:

Modulbezeichnung:

Festkörpermodifikation mit Ionenstrahlen

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

PD Dr. Elke Wendler

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Wahlmodul für Master Physik im Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus): Wintersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Bachelor in Physik

Lernziele / Kompetenzen:

- Vermittlung der grundlegenden Begriffe, Phänomene und

Konzepte zur Ion-Festkörper-Wechselwirkung

- Anwendungen von Ionenstrahlen zur Modifikation von Materialien

Inhalt:

Energieverlust der eingeschossenen Ionen durch nukleare

und elektronische Wechselwirkung; Wirkung der übertragenen

Energie im Festkörper (z.B. in Halbleitern und Keramiken);

Nachweis und Modellierung der Schädenbildung und

Amorphisierung; Anwendungsbeispiele

Voraussetzungen für die Zulassung wird in der Vorlesung bekanntgegeben

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von mündliche Prüfung oder Abschlussklausur (Details werden in

Leistungspunkten (Prüfungsform): der 1. Vorlesung bekannt gegeben)

Medienformen:

medienunterstützte Vorlesung mit Übung

Literatur:

Nukleare Festkörperphysik (Schatz, Weidinger),

Ionenimplantation (Ryssel, Ruge),

Ion-Solid-Interactions (Nastasi, Mayer, Hirvonen)

High Energy Ion Beam Analysis (Götz, Gärtner)


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1. Semester; Phasenfeldtheorie

Modulbezeichnung

Modulnummer

Modulverantwortliche(r):

Dozent:

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform(en) / SWS:

Dauer des Moduls

Phasenfeldtheorie

P. Galenko PhD / Prof. M. Rettenmayr

P. Galenko

Deutsch, Englisch auf Wunsch

Wahlpflichtmodul für Studiengang Physik (Master) im Schwerpunkt

„Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

Im WS 3 SWS Vorlesung + 1 SWS Seminar:

1 Semester

Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden: Vorlesung: 45, Seminar/Übungen: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Seminar): 70

Vorbereitung Vorträge: 15

Prüfungsvorbereitung: 35

Gesamtarbeitsaufwand: 180 Stunden

Leistungspunkte: 6

Voraussetzungen für die Zulassung

zum Modul

keine

Lernziele / Kompetenzen: • Kenntnisse über Grundlagen der Theorie der Phasenübergänge

mit diffuser und scharfer Grenze

• Aufstellen von Phasenfeld-Gleichungen, analytische Lösung der

Gleichungen für stationäre Systeme und für selbstähnliche Regimes

• Definition der physikalischen Bedeutung der thermodynamischen

und kinetischen Parameter des Phasenfelds

• Numerische Integration der einfachsten Phasenfeld-Gleichungen

in nichtstationären Systemen

• Selbständiges Lösen von Problemen zum Verständnis der Strukturbildung

in der Praxis

Inhalt:

• Einführung: Mean-Field-Theorie, Phasenübergänge, Ordnungsparameter

• konservative und nicht-konservative Phasenfeld-Modelle

• Analytische Lösungen: Gleichgewicht und Dynamik

• Erweiterte Modelle: Mehrphasen-Felder; ”Phase Field Crystal“;

schnelle diffuse Grenzflächen

• Modellierung: Grundlagen numerischer Algorithmen, numerischer

Schemen und Verfahren

Voraussetzung für die Zulassung Lösung von mind. 50% der Übungsaufgaben

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von mündliche Abschlussprüfung (30min)

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Beamer, Overheadprojektor, Tafel

Literatur:

Ausführliches Vorlesungsskript

N. Provatas, K. Elder: Phase-field methods in Materials Science and

Engineering, WILEY-VCH, Weinheim, 2010

H. Emmerich: The diffuse interface approach in materials science,

Springer, Berlin 2003


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1. Semester; Nanomaterialien und Nanotechnologie

Modulnummer:

Modulbezeichnung:

Nanomaterialien und Nanotechnologie

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. Carsten Ronning

Dozent(in):

Prof. Dr. Carsten Ronning

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Wahlmodul für Master Physik im Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus): Wintersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 45

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Gute Kenntnisse in Festkörperphysik

Lernziele / Kompetenzen:

Die Studierenden erwerben Fähigkeiten zur Präparation und

Charakterisierung der Nanomaterialien sowie Wissen über

deren theoretische Beschreibung. Sie lernen die Methoden

der Nanotechnologie kennen. Darüber hinaus wird die Vorbereitung

eines Seminarvortrages geübt.

Inhalt:

• Theorie der Dimensionseffekte

• Elektronenquantisierung

• Einzelelektronen-Transistor

• Synthese von Nanomaterialien

• Charakterisierung von Nanomaterialien

• Materialsysteme: Kohlenstoffnanoröhren, Graphen, Halbleitermaterialien,

magnetische Nanomaterialien, Bionanomaterialien

• Anwendung und Technologie der Nanomaterialien

Voraussetzungen für die Zulassung Regelmäßige Teilnahme an den Lehrveranstaltungen

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von Seminarvortrag und mündliche Prüfung oder Abschlussklausur

(Details werden in der 1. Vorlesung bekannt gegeben)

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Tafel, Beamer, Laborbesichtigung

Literatur:

Springer Handbook of Nanotechnology (Editor: B. Bushan),

Basics of Nanotechnology (Wiley, H.G. Rubahn), Nanophysics

and Nanotechnology (Wiley, E.L. Wolf), Mesoscopic Electronics

in Solid State Nanostructures (Wiley, T. Heinzel)


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1. Semester; Materialwissenschaft

Modulnummer:

Modulbezeichnung:

Materialwissenschaft

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. K. D. Jandt

Dozent:

Prof. Dr. K. D. Jandt, AOR PD Dr. Jörg Bossert und Mitarbeiter

Sprache:

Deutsch, Englisch auf Wunsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Lehrform(en) / SWS:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Seminar. Angebot im WS

Dauer des Moduls

1 Semester

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen für die Zulassung

zum Modul:

Lernziele / Kompetenzen: Nach erfolgreichem Absolvieren des Moduls beherrscht der/die

Studierende wichtige grundlegende Begriffe, Phänomene und Verfahren

in der Materialwissenschaft bzw. kann diese nennen. Darüber

hinaus entwickelt er/sie Fähigkeiten zum selbstständigen Lösen

von Problemen und Aufgaben aus dem Gebiet der Materialwissenschaft.

Inhalt:

Systematische Darstellung materialwissenschaftlicher Grundlagen.

Einführung, atomare Struktur und Bindungsarten, Struktur von Metallen

und Keramik und Polymeren, Störungen im Aufbau von Festkörpern,

Diffusion, mechanische Eigenschaften von Materialien,

Deformations- und Verstärkungs-Mechanismen, Versagen

Voraussetzung für die Zulassung Regelmäßige Teilnahme am Seminar und Lösen der Übungsaufgaben,

Vorträge, CAL-IT

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Lösung der Aufgaben im Seminar, bestandene mündliche Prüfung,

bei Wiederholungsprüfung ggf. andere Prüfungsform; Detaillierte

Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Beamer, Overheadprojektor, Tafel, Computer Aided Learning

(CAL), Videos

William D. Callister Jr, Fundamentals of Materials Science and Engineering

– An integrated approach, 3 rd Edition, John Wiley & Sons,

Inc. New York 2009

Alternativ: Werkstoffe 1 & 2. M. F. Ashby, D. R. H. Jones, Spektrum

Akademischer Verlag Heidelberg 2006


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1. Semester; Metalle

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r):

Dozent:

Sprache:

Metalle

Prof. Dr. M. Rettenmayr

Prof. Dr. M. Rettenmayr

Deutsch, Englisch auf Wunsch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Lehrform(en) / SWS:

3 SWS Vorlesung+ 1 SWS Seminar:

Dauer des Moduls

1 Semester

Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium:

Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen für die Zulassung

zum Modul

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Kenntnis von Aufbau und Eigenschaften der Metalle sowie deren

Zusammenhang, Verständnis der Wechselwirkung von technischen

und physikalischen Prozessen

Selbständiges Lösen von Problemen bei Materialentwicklung und

Materialeinsatz

Aufbau metallischer Werkstoffe (Kristallstruktur, null-, ein-, zweidimensionale

Defekte, Gefüge)

Mechanismen der Festigkeitssteigerung: Ausscheidung/ Dispersion,

Mischkristall, Rekristallisation, Textur

zeitunabhängige und zeitabhängige mechanische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Diffusion

Voraussetzung für die Zulassung Regelmäßige Teilnahme am Seminar und Lösen der Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn be-

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungenkannt

gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von Mündliche Prüfung nach der Vorlesung ’Metalle II’

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Beamer, Overheadprojektor, Tafel

Literatur:

Ausführliches Vorlesungsskript

G. Gottstein: Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer,

Berlin 1998


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1. Semester; Photovoltaik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Photovoltaik

Priv.-Doz. Dr. Falk

Falk

Englisch

Wahlpflichtkurs im Studiengang M.Sc. Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Vorlesung 2 SWS

Seminar 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Module Festkörperphysik I und II

Verständnis der Funktion von Solarzellen auf der Basis der Halbleiterphysik

Verlustmechanismen

Herstellungstechnologie der verschiedenen Typen

Die Energiewirtschaft und ihre Folgen

Sonneneinstrahlung

Grundlagen der Photovoltaik

Halbleiter I: Gleichgewicht

Halbleiter II: Nichtgleichgewicht unter Beleuchtung

Solarzellentypen I: Massivzellen

Solarzellentypen II: Dünnschichtzellen

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben

Schriftliche Prüfung am Ende des Semesters

Vorlesung mit Seminar, Besuch von Labors

Begleitendes Skript

A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnenenergie: Photovoltaik;

H.-J. Lewerenz, H. Jungblut, Photovoltaik; R. Enderlein, N.J.M.

Horing: Fundamentals of Semiconductor Physics and Devices


1. Semester; Vakuum- und Dünnschichtphysik

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Modulnummer

Modulbezeichnung:

Vakuum- und Dünnschichtphysik

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. P. Seidel

Dozent(in):

Prof. Dr. P. Seidel

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zum Curriculum Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 2 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Projektarbeit: 15

Nacharbeit: 60 h

Klausurvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 150 Stunden

Leistungspunkte: 5

Voraussetzungen:

keine

Lernziele / Kompetenzen: Es werden grundlegende Kenntnisse über moderne Methoden und

Verfahren zur Herstellung dünner Schichten einschließlich der zugehörigen

Vakuumphysik und -technik vermittelt.

Inhalt: - Grundlagen der Vakuumphysik und deren Anwendung in

Beschichtungsanlagen

- Übersicht der Dünnschichtabscheidungsverfahren

- Physik der Schichtbildungsprozesse und des Schichtwachstums

- Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und mechanische Eigenschaften

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

Hausarbeit/Vortrag zum Projekt

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

mündliche Prüfung 30 min

Tafel, Overhead, Beamer

W. Pupp, H. K. Hartmann, `Vakuumtechnik, Grundlagen und AnwendungenA,

Hanser-Verlag, München, 1991.

C. Edelmann, `VakuumphysikA, Spektrum, Berlin, 1998.

R. Haefer, `Oberflächen-und Dünnschicht-TechnologieA, Springer,

Berlin, 1987.

J.E. Mahan, `Physical vapor deposition of thin filmsA, John Wiley,

New York, 2000.

J.A. Venables, `Introduction to surface and thin film processesA,

Cambridge University Press, Cambridge, 2000.


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1. Semester; Supraleitung

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Supraleitung, Grundlagen und Anwendungen

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. P. Seidel

Dozent(in):

Professoren der Festkörperphysik

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zum Curriculum Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Seminararbeit (Hausarbeit mit Kurzvortrag): 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Modul Festkörperphysik I

Vermittlung grundlegender Kenntnisse über Grundlagen und Anwendungen

der Supraleitung und der Josephsoneffekte

Grundlegende Effekte der Supraleitung

Kenngrößen von Supraleitern

Supraleiter im Magnetfeld

Josephsoneffekte und Quanteninterferometer

Supraleitende Materialien

Anwendungsbeispiele

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt

gegeben.

Mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Vorlesung

Seminar mit Laborbesuchen

aktuelle Bücher und ausgewählte Zeitschriftenartikel zur Supraleitung


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1. Semester; Thermodynamik und Kinetik der Phasenübergänge

Modulbezeichnung:

ggf. Kürzel

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Thermodynamik und Kinetik der Phasenübergänge

Priv.-Doz. Dr. Falk

Priv.-Doz. Dr. Falk

Deutsch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung 30

Übung 15

Selbststudium: Nacharbeit 20

Lösen von Übungsaufgaben 40

Prüfungsvorbereitung 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Modul Thermodynamik/Statistik

Thermodynamisches Verständnis von Phasenübergängen

Zusammenhang Thermodynam. Potentiale/Phasendiagramme

Verständnis des Einflusses der Keimbildungsparameter auf die

Mikrostruktur von Festkörpern

Thermodynamische Potentiale, die mehrere Phasen zulassen

Gleichgewichtsbedingungen zwischen verschiedenen Phasen

Gleichgewichtsbedingungen an gekrümmten Grenzflächen

Phasendiagramme

Landau- und Ginzburg-Landau-Theorie

Kinetik der Keimbildung und des Wachstums

Spinodale Entmischung

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesung und Übungen, Abgabe von

Übungsaufgaben

Mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Tafel, Overheadfolien, begleitendes Skript

Landau-Lifshitz Bd. V; P. Papon, J. Leblond, P.H.E. Meijer, The

Physics of Phase Transitions

W. Kurz, D.J. Fisher, Fundamentals of Solidification;

D. Kashchiev, Nucleation - Basic Theory with Applications


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2. Semester; Festkörperanalyse mit energiereichen Teilchen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Häufigkeit des Angebots

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte 4

Festkörperanalyse mit energiereichen Teilchen

Prof. Dr. W. Wesch

Dr. F. Schrempel

deutsch

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

jährlich im Sommersemester

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Bachelor in Physik

Grundlagen der Ion-Festkörper-Wechselwirkung in amorphen

und einkristallinen Materialien

technischeVoraussetzungen der Analytik-Verfahren

wichtigste Methoden zur Analyse von Festkörpern mit energiereichen

Teilchen

Grundlagen der Ion-Festkörper-Wechselwirkung in amorphen

und kristallinen Festkörpern (Energieverlust, Reichweite, Gitterführung)

Prinzip und Arten von Beschleunigern (Ionenquellen, Massenseparation,

Beschleunigung, Strahlführung, Detektoren)

Analyseverfahren(Rutherford-Streuung, Teilcheninduzierte

Röntgen-Emission, Kernreaktionsanalyse, Sekundärionenmassenspektroskopie

Neutronenstreuung)

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

High energy Ion Beam Analysis of Solids, eds. G. Götz, K. Gärtner,

1988; F. Hinterberger, Physik der Teilchenbeschleuniger und

Ionenoptik, 1997; Ian G. Brown, The Physics and Technology of

Ion Sources, 1989; W.K. Chu, J.W. Mayer, M.-A. Nicolet, Backscattering

Spectrometry, 1990; G. Schatz, A. Weidinger, Nuclear


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Condensd Matter Physics, 1996; Spezialliteratur


2. Semester; Kern- und Elementarteilchenphysik

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Modulnummer 128.2130

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Kern- und Teilchenphysik

Prof. Dr. W. Wesch

Prof. Dr. W. Wesch

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Festkörperphysik/Materialwissenschaft“ im 2. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung 2 SWS;

Seminar/Übungen 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Seminar 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Seminar): 25

Lösen von Übungsaufgaben:25

Prüfungsvorbereitung: 25

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen: Physik der Materie 1

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Studien- und Prüfungsleistungen:

Medienformen:

Literatur:

Die Studierenden erwerben weiterführende Kenntnisse auf dem

Gebiet der Kern-und Teilchenphysik und der in der Kernphysik

eingesetzten Werkzeuge

Streuprozesse; Eigenschaften stabiler Kerne; Kernmodelle; starke

und schwache Wechselwirkung; instabile Kerne; Kernzerfälle;

Kernreaktionen; Elementarteilchen (Übersicht)

Erzeugung und Nachweis energiereicher Teilchen;

Teilnahme an den Übungen, Lösung von mindestens 50% der

Übungsaufgaben

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Tafel, Overhead;

Lehrbücher der Experimental- und der Kern- und Teilchenphysik,

z.B.:

Mayer-Kuckuck: Kernphysik; W. Demtröder: Experimentalphysik

4; Povh, Rith, Scholz, Zetsche: Teilchen und Kerne; Musiol, Ranft,

Reif, Seeliger: Kern- und Elementarteilchenphysik; Das, Ferbel:

Kern- und Teilchenphysik; Bethge,Schröder: Elementarteilchen

und ihre Wechselwirkungen


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2. Semester; Oberseminar Festkörperphysik/ Materialwissenschaft

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r):

Art des Moduls (Pflicht-, Wahlpflicht-

oder Wahlmodul)

Sprache:

Oberseminar Festkörperphysik/ Materialwissenschaft

Prof. Dr. P. Seidel, Prof. Dr. T. Fritz

Wahlpflichtmodul

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 2. Semester

Lehrform(en) / SWS:

Dauer des Moduls

Seminar: 2 SWS

1 Semester

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Seminar: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Selbststudium: Vorarbeit: 90

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Festkörperphysik I

Lernziele / Kompetenzen:

- Selbständiges Einarbeiten in ein Spezialgebiet

- Selbständiges Auffinden und Auswerten wiss. Literatur

- Präsentation wissenschaftlicher Sachverhalte

- Vertiefte Kenntnisse auf den Gebieten Festkörperphysik und Materialwissenschaft

Inhalt:

-Systematische Erarbeitung von Spezialkenntnissen auf den Gebieten

Festkörperphysik und Materialwissenschaft

- Präsentation und Diskussion aktueller festkörperphysikalischer

und materialwissenschaftlicher Probleme

Voraussetzung für die Zulassung Regelmäßige Teilnahme am Seminar

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

1 Fachvortrag (benotet)

Beamer, Overheadprojektor, Tafel

Spezialliteratur des jeweiligen Fachgebietes (vorwiegend in englischer

Sprache)


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2. Semester; Nukleare Festkörperphysik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Nukleare Festkörperphysik

Prof. Dr. C. Ronning

Prof. Dr. C. Ronning

Deutsch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MSc Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 2. Semester

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus) Durchschnittlich jedes 2. Sommersemester

Dauer des Moduls

Lehrform / SWS:

Ein Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übungen: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Übungen

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 45 h

Prüfungsvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Modul Festkörperphysik

Vermittlung grundlegender Kenntnisse über Grundlagen und Anwendungen

der Nuklearen Festkörperphysik

Grundlagen Hyperfeinwechselwirkungen, Detektoren, Mößbauereffekt,

Positronenvernichtung, Myon-Spin-Rotation, Magnetische

Kernresonanz, Tracermethoden, Ionenstrahlphysik

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen

Mündliche Prüfung oder/und Klausur oder/und Vortrag (Details

werden in der 1. Vorlesungsstunde bekannt gegeben)

Vorlesung mit Folien, Übungsaufgaben, Laborbesichtigung

Schatz/Weidinger: „Nukleare Festkörperphysik“


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2. Semester; Physik der Nanostrukturen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Physik der Nanostrukturen

Modulverantwortliche(r):

Prof. F. Huisken

Dozent(in):

Prof. F. Huisken, Prof. F. Bechstedt

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zum Curriculum Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 4. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Module Festkörperphysik I + II, Quantenmechanik I

Vermittlung grundlegender Kenntnisse über Struktur und Herstellung

von Nanostrukturen, Effekte der räumlichen Quantisierung,

Nachweis von Quanteneffekten und Physik in verringerten Dimensionen

künstliche und natürliche Nanostrukturen

Herstellung / Präparation

einfache Quantenmechanik von Supergitter, Quantengraben, -

draht, -box, Nanokristall

optische und elektrische Nachweise

neue Phänomene (Luttinger-Flüssigkeit)

neuartige Bauelementekonzepte

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt

gegeben.

Klausur am Ende des Semesters

Vorlesung mit Computerdemonstrationen

Übung mit Laborbesuchen, Script

aktuelle Bücher zu Nanostrukturen bzw. Nanophysik:Herman

(Semiconductor Superlattices), Ossicini (Nanocrystals), Davies

(Physics of low-dimensional semiconductors), Woggon (Dots)


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2. Semester; Cluster und Nanoteilchen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den

Studiengängen

Lehrformen / SWS:

Dauer des Moduls

Arbeitsaufwand:

Cluster & Nanoteilchen

Prof. Friedrich Huisken

Prof. Friedrich Huisken

Deutsch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 4. Semester

2 SWS Vorlesung und 1 SWS Übung bzw. Seminar

1 Semester

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Vorlesung Quantenmechanik I

Lernziele / Kompetenzen: Kenntnisse über Cluster & Nanoteilchen als Bindeglied zwischen

Atom und Festkörper, experimentelle Methoden, Anwendungen in

verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaften

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Techniken zur Herstellung von Clustern und Nanoteilchen, theoretische

Grundlagen, Experimente in Molekularstrahlen, Methoden

zur Charakterisierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften

von Clustern, Übergang zum Festkörper

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben; Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters, ersatzweise

Seminarvortrag (Art der Prüfung wird zu Beginn des Moduls

bekannt gegeben)

Tafel, Beamer

Literatur: Bergmann-Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 5,

Gase, Nanosysteme und Flüssigkeiten (de Gruyter, 2. Aufl. 2006)


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2. Semester; Magnetismus

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Magnetismus

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. P. Seidel

Dozent(in):

Professoren der Festkörperphysik und –theorie

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zum Curriculum Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 4. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Bachelor, Modul Festkörperphysik I

Vermittlung grundlegender Kenntnisse über magnetische Phänomene

und deren quantenmechanische Interpretation

Grundbegriffe des Magnetismus

klassische Theorien (Magnetismus, Suszeptibilität, etc.)

quantenmechanische Theorie des Magnetismus (Spin,

Spin-Bahn-Kopplung)

Arten des Magnetismus

magnetische Materialien (Eigenschaften und Anwendungen)

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben; Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Vorlesung

Seminar mit Laborbesuchen

aktuelle Bücher und ausgewählte Zeitschriftenartikel zum Magnetismus


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2. Semester; Polymer Science

Modulnummer:

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Polymer Science

Prof. Dr. Klaus D. Jandt

Prof. Dr. Klaus D. Jandt und Mitarbeiter

Deutsch, Englisch auf Wunsch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS, Seminar: 1 SWS, Angebot im SS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Nach erfolgreichem Absolvieren des Moduls besitzt der/die Studierende

Verständnis für wesentliche materialwissenschaftli-che

Grundlagen der Polymere (Soft Matter). Darüber hinaus hat er/sie

Fähigkeiten entwickelt, grundlegende Probleme im Bereich der

Polymere zu erkennen, zu formulieren und zu lösen und selbstständig

im Bereich Polymere zu lernen.

Größe und Form von Makromolekülen, Einzelketten, Morphologie

von Polymeren, Schmelzen und Glasübergang Polymer-

Lösungen und Mischungen, Festkörpereigenschaften von Polymeren,

mechanische Eigenschaften und Viskoelastizität, Verarbeitung

polymerer Werkstoffe, Anwendungen polymerer Werkstoffe

Lösung der Aufgaben im Seminar; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Bestandene mündliche Prüfung, bei Wiederholungsprüfung ggf.

andere Prüfungsform

Beamer, Overheadprojektor, Tafel, Computer Aided Learning

(CAL), Videos

Literatur: Essentials of Polymer Science and Engineering. P. C. Painter, M.

M. Coleman, Destech Pubns Inc, 2008

Alternativ: Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials,

J. M. G. Cowie, Taylor & Francis, 2007


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2. Semester; Festkörpertheorie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Festkörpertheorie, Elementare Anregungen in Festkörpern

Prof. Dr. F. Bechstedt

Professoren der Theoretischen Physik und Festkörperphysik

Deutsch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vermittlung von grundlegenden Methoden der Vielelektronentheorie

und deren Anwendung auf die Berechnung von Eigenschaften

kondensierter Materie

Vielteilchentheoretische Grundlagen

Elektron und Loch

Exziton

Plasmon

Phonon

Polaron

Photon

Polariton

Cooper-Paar

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben; Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Mündliche oder schriftliche Prüfung am Ende des Semesters (Art

der Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Vorlesung mit Computerdemonstrationen und Übungen, begleitendes

LaTeX-Skript

G.D. Mahan, Many-Particle Physics

H. Haken, Quantenfeldtheorie des Festkörpers

U. Scherz, Quantenmechanik

D. Pines, Elementary Excitations in Solids

L. Valenta/E. Jäger, Festkörpertheorie


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Gravitations- und Quantentheorie

1. Semester; Allgemeine Relativitätstheorie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Allgemeine Relativitätstheorie

Prof. Dr. B. Brügmann

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Gravitations-

und Quantentheorie“ im 1. Semester

Vorlesung: 4 SWS

Übung:

2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 60, Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Kenntnisse des Moduls Relativistische Physik sind hilfreich

Vermittlung von Kenntnissen der relativistische Gravitationsphysik

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Behandlung astrophysikalischer

Fragestellungen im Bereich hoher Geschwindigkeiten

und starker Gravitationsfelder

Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie

Einsteinsche Feldgleichungen

Grenzfall Newtonscher Gravitation

Gravitationswellen

Schwarze Löcher

Kosmologie und Urknall

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfungen wird

zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Medienformen:

Literatur:

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: Carroll, Geometry and Gravitation (2004); Wald,

General Relativity (1984); Straumann, General Relativity with Applications

to Astrophysics (2004); Schutz, First Course in General

Relativity (2009)


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1. Semester; Pfadintegrale

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Pfadintegrale

Prof. Dr. H. Gies, Prof. Dr. A. Wipf

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 1. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

2 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 30

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Modul Quantenmechanik I (kann parallel zur Quantenmechanik

gehört werden)

Vermittlung der Grundlagen zur Pfadintegralquantisierung von physikalischen

Systemen.

Fähigkeit zur Berechnung von Größen und/oder Prozessen in der

Quantenmechanik, Quantenstatistik und Quantenfeldtheorie mit der

Pfadintegralmethode.

Pfadintegraldarstellung für den Propagator

Pfadintegral für getriebenen harmonischen Oszillator

Quantenstatistik im Pfadintegralformalismus

Hochtemperatur- und semiklassische Entwicklungen

Pfadintegral für Theorien mit Fermionen

Weltlinienformalismus

Probleme in äußeren Feldern, effektive Potentiale

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Medienformen:

Literatur:

Kreidetafel, Overheadprojektor, Skript zur Vorlesung

Lehrbücher, z.B. L. Schulman; R. Feynman und Hibbs; H. Kleinert


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1. Semester; Symmetrien in der Physik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Symmetrien in der Physik

Prof. Dr. A. Wipf

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 1. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

2 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 30

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Modul Theoretische Mechanik und Quantenmechanik I wird empfohlen

Vermittlung der Grundlagen über diskrete und kontinuierliche Gruppen,

Lie-Algebren und deren Darstellungen mit Anwendungen auf

Raumzeit- und innere Symmetrien der Physik. Beherrschung der

Anwendung gruppentheoretischer Methoden in Quantenmechanik,

Kristallographie und Ele-mentarteilchenphysik

Symmetrien und Gruppen

Raumzeit-Symmetrien

Endliche Gruppen und kontinuierliche Liegruppen

Lie-Algebren

Darstellungstheorie, Charakteren

Ausgewählte Anwendungen in der Festkörperphysik, Atomphysik,

Quantenfeldtheorie und Teilchenphysik

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Skript zur Vorlesung

Lehrbücher, z.B. J. Conway; M. Wagner; H. Jones; M. Hamermesh


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1. Semester; Physik der Skalen – die Renormierungsgruppe

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Physik der Skalen – die Renormierungsgruppe

Prof. Gies

Prof. Gies, Prof. Wipf

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Gravitations-

und Quantentheorie“ im 1. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung): 30

Lösen von Übungsaufgaben oder Anfertigen einer

Hausarbeit: 45

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Kenntnisse des Moduls Quantenfeldtheorie sind hilfreich

Vermittlung von Kenntnissen der Renormierungstheorie

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Behandlung quantenfeldtheoretischer

Fragestellungen zum Thema laufender Kopplungskonstanten,

Lang- u. kurzreichweitiges Verhalten von QFTn

Störungstheoretishe Renormierung

Klassifikation perturbativ renormierbarer Theorien

Renormierbarkeitsbeweise

Renormierung in statistischen Systemen

Renormierungsgruppengleichungen, Flussgleichungen

aktive Teilnahme; Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfungen wird

zu Beginn des Moduls bekannt gegeben), Hausarbeit

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: J. Cardy (Scaling and Renormalization), J. Zinn-

Justin (QFT & Critical Phenomena), Peskin, Schroeder (An Introduction

to QFT), K. Huang (From Operators to Pathintegrals)


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1. Semester; Introduction to Cosmology

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Introduction to Cosmology

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 1. Semester

Vorlesung: 4 SWS

Übung:

2 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 60

Übung: 30

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Kenntnisse des Moduls Relativistische Physik sind hilfreich

Understanding the basic ideas and ingredients of modern cosmology

and acquiring skills to follow the growing literature in cosmolgy

Expanding universe

Early Universe, BBN

Fluctuations

CMB Physics

Inflation

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfung wird zu

Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Weinberg, Cosmology (2008); Kolb, Turner, The Early Universe

(1990); Dodelson, Modern Cosmology (2003), Ryden, Introduction

to Cosmology (2002); Carroll; Geometry and Gravitation (2004)


1. Semester; Jenseits des Standardmodells

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Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Jenseits des Standardmodells

Axel Maas

Professoren der QFT

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 1. oder 2. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung): 75

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Kenntnisse der Quantenfeldtheorie sind erforderlich, Kenntnisse der

Vorlesung „Einführung in das Standardmodell der Elementarteilchenphysik“

sind vorteilhaft

Überblick über die Probleme des gegenwärtigen Standardmodells

der Elementarteilchenphysik

Überblick über gegenwärtige Vorschläge zu ihrer Behebung, sowie

deren Vor- und Nachteile, sowie generischer Eigenschaften solcher

Erweiterungen (außer Supersymmetrie, für die es einen gesonderten

Kurs gibt)

Das Standardmodell

Probleme des Standardmodells

Suche nach Erweiterungen

Grand-unified theories

Hidden sectors

Technicolor

Large extra dimensions

String theory

Teilnahme an der Vorlesung; detaillierte Festlegungen werden ggf.

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

mündliche Prüfung

Kreidetafel

Literatur: Lehrbücher, z.B. Morrissey et al., arXiv: 0912.3259


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1. Semester; Mathematische Methoden der Physik für Fortgeschrittene

Modulnummer 128.3302

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Mathematische Methoden der Physik für Fortgeschrittene

Prof. Dr. M. Ansorg

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Lehrform / SWS: Vorlesung: 2 SWS

Physikalisches Wahlfach (Gravitations- und Quantentheorie) für

M.Sc. Physik im 1. Semester

Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Bachelor of Science in Physik

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vermittlung von für Physiker wichtigen mathematischen Methoden

Entwicklung der Fähigkeit zum Lösen analytischer und algebraischer

Probleme in der Physik.

Funktionentheorie

Einführung in die Gruppentheorie

Variationsrechnung

Laplace-Transformationen

Spezielle Funktionen der Physik

aktive Teilnahme an den Übungen

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerunterstützte Demonstrationen;

schriftliches Begleitmaterial

Lehrbücher zur Mathematischen Physik


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1. Semester; Relativistische Gravitations- und Astrophysik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Relativistische Gravitations- und Astrophysik

Prof. Dr. G. Schäfer

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundkenntnisse der Allgemeinen Relativitätstheorie

Vermittlung vertiefter Kenntnisse der relativistischen Gravitationsphysik,

Himmelsmechanik und Astrophysik.

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Lösung astrophysikalischer

Fragestellungen auf Gebieten hoher Geschwindigkeit und

starker Gravitation.

Post-Newtonsche Näherungen der Allgemeinen Relativitätstheorie

Bewegung und Beobachtung von Doppelsternsystemen (u. a.

Hulse-Taylor-Pulsar PSR 1913+16)

Neutronensterne

Schwarze Löcher

Gravitationslinsen

Gravitationswellen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: Hartle, Shapiro/Teukolsky, Goenner, Straumann,

d‘Inverno, Landau/Lifschitz, Misner/Thorne/Wheeler


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1. Semester; Quantenfeldtheorie II

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Quantenfeldtheorie II

Prof. Dr. A. Wipf

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit:(Vorlesung, Übung) 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Übungsaufgaben, Programmieren: 45

Bachelor; Quantenfeldtheorie I im Masterstudiengang empfohlen

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vermittlung tieferer Kenntnisse der Quantenfeldtheorie und deren

enger Beziehung zu statistischen Gittersystemen.

Entwicklung der Fähigkeiten zur Behandlung von stark gekoppelten

Feldtheorien auch bei endlicher Temperatur und der Simulation

von statistischen Gittermodellen.

Quantenfeldtheorien bei endlicher Temperatur

Gittertheorien und Spinmodelle

Exakte Resultate und Näherungen

Monte-Carlo Simulationen

Gittereichtheorien

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semester (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerexperimente, schriftliches

Begleitmaterial

Zum Beispiel: Feynman und Higgs; Montvay und Münster; Baxter;

Smit; Creutz; Binder


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1. Semester; Solitonen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Häufigkeit des Angebots (Zyklus):

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Solitonen

Prof. Dr. R. Meinel

Prof. Dr. R. Meinel

Deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“

Vorlesung wird alle zwei Jahre angeboten

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Vermittlung der Grundlagen und Methoden der Solitonenphysik

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von Aufgaben

aus diesem Gebiet

Integrable nichtlineare Gleichungen (zum Beispiel Sinus-Gordon-

Gleichung, Korteweg-de Vries-Gleichung, Nichtlineare

Schrödingergleichung, Toda-Gitter, Ernst-Gleichung)

Methoden zur Konstruktion spezieller exakter Lösungen (zum Beispiel

n-Solitonenlösungen) und zur Lösung von Anfangs- und

Randwertproblemen (Bäcklundtransformation und Inverse Streumethode)

Erhaltungssätze und Integrabilität

Solitonen in der Hydrodynamik, der Allgemeinen Relativitätstheorie

und in der Nichtlinearen Optik

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, Overheadprojektor

Zum Beispiel: G. Eilenberger, Solitons-Mathematical Methods for

Physicists; S. Novikov et al., Solitons and the Inverse Scattering

Transform


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1. Semester; Numerische Relativitätstheorie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Numerische Relativitätstheorie

Prof. Dr. B. Brügmann

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. oder 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

2 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 30

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundkenntnisse der Computational Physics und Allgemeinen Relativitätstheorie

Vermittlung der Grundlagen und Methoden des numerischen Zugangs

zur Allgemeinen Relativitätstheorie

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von Aufgaben

aus diesem Gebiet

Numerische Relativitätstheorie für Schwarze Löcher und Gravitationswellen

3+1 Zerlegung der 4-dimensionalen Einsteingleichungen

Numerische Behandlung des Elliptischen Anfangswertproblems

Numerische Behandlung von Zeitentwicklungsgleichungen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche oder mündliche Prüfung (Art der Prüfung wird zu Beginn

des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, Folien, Beamer

Zum Beispiel: T. Baumgarte and S. Shapiro, Numerical Relativity

and Compact Binaries, Phys.Rept. 376 (2003) 41-131; Alcubierre,

Introduction to 3+1 Numerical Relativity (2008)


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1. Semester; Computational Physics III

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Computational Physics III

Prof. Dr. B. Brügmann

Professoren der Theoretischen Physik und der Angewandten Mathematik

Deutsch, Englisch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Gravitations-

und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Kenntnis der Module Computational Physics I und II ist hilfreich

Vermittlung der Grundlagen und Methoden der numerischen Behandlung

partieller Differentialgleichungen der Physik.

Selbständige Arbeit an einem individuell abgestimmten numerischen

Projekt

Grundlagen Differentialgleichungen

Grundlagen elliptischer, parabolischer und hyperbolischer Differentialgleichungen

Explizite und Implizite Verfahren, Stabilitätsanalyse

Poissongleichung, Diffusionsgleichung, Advektionsgleichung, Wellengleichung,

Schocks

Differenzenverfahren, Pseudospektralmethoden, Mehrfachgitter

Übungsaufgaben, aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte

Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Numerisches Projekt und/oder schriftliche Prüfung

Tafel, Computer

Zum Beispiel Lehrbücher von Garcia;

Press/Vetterling/Teukolsky/Flannery; Gustafsson/Kreiss/Oliger;

Trefethen


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1. Semester; Das Standardmodell der Teilchenphysik und Eichtheorien

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Standardmodell der Teilchenphysik und Eichtheorien

Prof. Dr. H. Gies, Prof. Dr. A. Wipf

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Leistungspunkte: 2

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Gesamtarbeitsaufwand: 60 Stunden

Modul Quantenfeldtheorie I

Vermittlung der Konzepte und Methoden zum Verständnis der modernen

Elementarteilchenphysik

Phänomenologie der Elementarteilchen

Entwicklung der Fähigkeiten zur Quantisierung von nichtabelschen

Eichtheorien

Klassische Yang-Mills Theorien

Quantisierung von Yang-Mills Theorien

Spontane Symmetriebrechung

Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik

Phänomenologie

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

mündliche Prüfung am Ende des Semesters

Kreidetafel, Beamer

Lehrbücher: S. Weinberg; M. Peskin und D. Schroeder;

O. Nachtmann, Bohm, Denner & Joos


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1. Semester; Gravitationswellen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Gravitationswellen

Prof. Dr. G. Schäfer

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Gravitations-

und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundkenntnisse der Allgemeinen Relativitätstheorie

Vermittlung vertiefter Kenntnisse der Physik und Astrophysik der

Gravitationswellen.

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Behandlung von

Problemen der Gravitationswellenastronomie.

Theorie der Gravitationsstrahlung (Strahlungsfeld, Abstrahlung,

Strahlungsrückwirkung)

Astrophysikalische Quellen von Gravitationswellen

Wirkungsweise von Gravitationswellendetektoren

Analyse von Gravitationswellensignalen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: Misner/Thorne/Wheeler, Weinberg, Shapiro/Teukolsky,

Kenyon, Fließbach, Saulson, Schutz: Gravitational

Wave Data Analysis


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1. Semester; Quantenelektrodynamik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Quantenelektrodynamik in starken Feldern

Prof. Dr. H. Gies

Professoren der theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Vermittlung der Konzepte und Methoden zur Beschreibung der

Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie.

Erlangung von Fähigkeiten zur Modellierung und Berechnung von

Prozessen in Quantenelektrodynamik und Physik starker Felder.

Quantisierung des Strahlungsfeldes

Vakuumeffekte

Quantisierung des Elektron-Positronfeldes

Fundamentale Atom-Feld Wechselwirkungen

QED in äußeren Feldern

Ausgewählte Streuprozesse und Phänomene in starken Feldern

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, schriftliches Begleitmaterial

Jauch und Rohrlich; Mandl und Shaw; Straumann; Milonni; Denner

und Joos; Akhiezer und Berestetzki; Dittrich und Gies


1. Semester; Physik des Quantenvakuums

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Modulnummer

Modulbezeichnung:

Physik des Quantenvakuums

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. H. Gies

Dozent(in):

Professoren der theoretischen Physik

Sprache:

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Zuordnung zum Curriculum Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 2SWS / [Alternativ: Hausarbeit]

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 15

[Alternativ: Hausarbeit: 45]

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Grundkenntnisse in Quantenfeldtheorie

Lernziele / Kompetenzen: Vermittlung der Konzepte und Methoden und Erlangung der Fähigkeiten

zur Beschreibung der Phänomene des Quantenvakuums.

Inhalt:

Spontane und dynamische Symmetriebrechung

Zerfall des falschen Vakuums

Quantenelektrodynamik in starken Feldern

einfache Vakuummodelle in der Quantenchromodynamik

Vakuumeigenschaften planarer Feldtheorien

Voraussetzungen für die Zulassung

aktive Teilnahme an Vorlesung und Übung

zur Modulprüfung (Prüfungs-

vorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienrormen:

Literatur:

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zum Zeitpunkt der verbindlichen Anmeldung des Moduls

bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, schriftliches Begleitmaterial

Peskin, Schröder; Kaku; Milonni; Dittrich und Gies; Pokorski


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1. Semester; Atomic Theory

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulbezeichnung (engl.):

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Theoretische Atomphysik

Atomic Theory

Prof. Dr. S. Fritzsche

Dr. A. Surzhykov

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

"Gravitations- und Quantentheorie" im 1. Semester, M.Sc. Photonics

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übungen: 30

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übungen) : 30

Lösung von Übungsaufgaben: 30

Gesamtaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Modul Quantenmechanik I

Vermittlung der Grundlagen der Atomstruktur und atomarer

Stoßprozesse

Überblick zu den Einelektronenatomen

Modelle unabhängiger Elektronen

Hartree-Fock Theorie

Schalen- und Termstruktur von Atomen

Wechselwirkung mit dem Strahlungsfeld

Korrelierte Vielteilchenmethoden

Bethe-Bloch

Potentialstreuung, atomare Stoßprozesse

Grundlagen der Dichtematrixtheorie

aktive Teilnahme an den Übungen; detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekanngegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerexperimente, schriftliches

Begleitmaterial.

Zum Beispiel: Johnson ”Atomic Structure Theory: Lectures on

Atomic Physics”, Brandsen & Joachain ”Physics of Atoms and

Molecules”.


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1. Semester; Einführung in Stringtheorie und AdS/CFT

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulbezeichnung (engl.):

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Einführung in Stringtheorie und AdS/CFT

Introduction to string theory and AdS/CFT

Prof. Dr. M. Ammon

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. Semester

Vorlesung: 4 SWS

Übung:

2 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 60

Übung: 30

Nacharbeit: 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Leistungspunkte: 8

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Bachelor; Quantenfeldtheorie I sowie Allgemeine Relativitätstheorie

im Masterstudiengang empfohlen

Vermittlung der grundlegenden Prinzipien und Strukturen von

Stringtheorie.

Erlangung von Fähigkeiten zur Beschreibung der Wechselwirkungen

in supersymmetrischen Theorien mittels Gravitationstheorien

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Relativistischer bosonischer String & dessen Quantisierung,Offene

Strings & D-branen, Aspekte der konformen Feldtheorie, Polyakov

Pfadintegral, Streuung von Strings, Niederenergie effektive Wirkung,

Dualitäten, Kompaktifierung, Einführung in AdS/CFT, Test

von AdS/CFT, Erweiterung und Anwendungen von AdS/CFT

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semester (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor

Polchinski; Becker, Becker, Schwarz; Blumenhagen, Lüst, Theisen


1. Semester; Einführung in die Teilchenphysik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

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Einführung in die Teilchenphysik

PD Dr. A. Maas

PD Dr. A. Maas

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im 1. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Module Quantenmechanik und Elektrodynamik werden empfohlen

Vermittlung der Phaenomenologie und der grundlegenden

Konzepte der modernen Teilchenphysik. Umgang mit den Begriffen

Teilchen,

Wechselwirkungen und Klassifikationsschemata. Anwendung einfacher

Modelle der Teilchenphysik

Das Standardmodell der Teilchenphysik:

Quantenelektrodynamik

Die starke Wechselwirkung und das Quarkmodell, Hadronen und

asymptotische Freiheit

Schwache Wechselwirkungen und der Higgseffekt

Neutrinos und Neutrinooszillationen

Flavorphysik und Praezessionsphysik

Streuversuche

Grenzen des Standardmodells

Werden zu Semesterbeginn festgesetzt. In der Regel erfolgreiche

Bearbeitung der Übungsaufgaben zu einem gewissen Prozentsatz.

Mündliche Pruefung am Ende des Semesters

Tafel

Frauenfelder & Henley; Perkins; Aitchson & Hey; Williams. Ein

Skript wird ausgegeben.


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2. Semester; Quantenfeldtheorie I

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Quantenfeldtheorie I

Prof. Dr. H. Gies

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Gravitations-

und Quantentheorie“ im 2. Semester

Vorlesung: 4 SWS

Übung:

2 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 60

Übung: 30

Nacharbeit: 60

Lösen von Übungsaufgaben: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Stoff der Vorlesungen Theoretische Mechanik, Elektrodynamik,

Quantenmechanik I, Kenntnisse in Spezieller Relativitätstheorie,

Thermodynamik und Quantenmechanik II

Vermittlung der grundlegenden Prinzipien und Strukturen von

Quantenfeldtheorien.

Erlangung von Fähigkeiten zur Beschreibung der Wechselwirkungen

zwischen Elementarteilchen und zur Berechnung wichtiger

Streu- und Zerfallsprozesse.

Prinzipien für relativistische Quantenfeldtheorien

Quantisierung von Klein-Gordon-, Dirac-, und elektromagnetischen

Feldern

Störungstheorie und Feynman-Diagramme,

S-Matrix und Wirkungsquerschnitte,

Darstellungen der Lorentz-Gruppe,

Funktionalintegrale, effektive Wirkungen und Korrelationsfunktionen

Regularisierung und Renormierung

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerdemonstrationen, schriftliches

Begleitmaterial

Peskin und Schroeder; Ryder; Weinberg; Itzykson und Zuber; Kaku


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2. Semester; Quantum Optics

Modulnummer

ASP_MP_S2.10

Modulbezeichnung:

Quantum Optics

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. Holger Gies

Dozent(in):

Professoren der theoretischen Physik

Sprache:

English

Zuordnung zum Curriculum Module which can be elected according to the students education

objectives

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 2 SWS

Arbeitsaufwand:

Lectures: 30

Exercises: 30

Self-study: 60 (lectures+ exercises) (Exercises may be replaced

by preparing a written essay, see below)

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Basics of electrodynamics, quantum mechanics, optics

Lernziele / Kompetenzen: Acquiring knowledge about the concepts and methods to describe

the quantized radiation field andthe interaction of radiation and

matter.

Inhalt:

quantization of the electromagnetic field

quantum states of light

quantum coherence and quantum information

light-matter interactions

Voraussetzungen für die Zulassung

Regular participation in lectures and exercises

zur Modulprüfung (Prüfungs-

vorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienrormen:

Literatur:

Written or oral examination, or a written essay including a disputation

(depending on the number of participants; will be specified during

the lectures)

Black board, electronic presentations

D.-G. Welsch, Quantenoptik, Vorlesungsskript (in German).

M. Lewenstein, A. Sanpera, M. Pospiech, Quantum Optics, an

Introduction, Lecture Notes , U. Hannover, 2006

S. M. Barnett and P. M. Radmore, Methods in theoretical quantum

optics,

P. Meystre, M. Sargent, Elements of Quantum Optics,

M. Fox, Quantum optics: an introduction,


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2. Semester; Kontinuumsmechanik

Modulnummer

128.201LA

Modultitel

Grundkurs Theoretische Physik I – Kontinuumsmechanik für

Lehramtstudenten

Modul-Verantwortlicher

Prof. Dr. G. Schäfer

Voraussetzung

Modul Theoretische Mechanik

Verwendbarkeit

Module Theoretische Physik I und II für Lehramtstudenten

(Voraussetzung wofür)

Art des Moduls

(Pflicht-, Wahlpflicht-, Wahlmodul)

Pflichtmodul für Physik-Lehramtstudenten (Gymnasium und Regelschule)

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) Sommersemester

Dauer des Moduls

1 Semester

Zusammensetzung des Moduls /

Lehrformen (VL, Ü, S, Praktikum)

2 SWS Vorlesung

1 SWS Übung

Leistungspunkte (ECTS credits) 4

Arbeitsaufwand (work load) in:

- Präsenzstunden und Vorlesung: 30, Übung: 15

- Selbststudium (einschl.

Prüfungsvorbereitung) in

h

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Inhalte

- Mechanik deformierbarer Körper (Bahnkurven, Stromlinien,

Wirbel, Potentialströmungen, Tensor der Deformationsgeschwindigkeit)

- Bilanzgleichungen

- Materialgleichungen (Spannungs-Dehnungs-Diagramm,

Hooksches Gesetz, Zustandsgleichungen, Reibungsgesetz)

- Lineare Elastizitätstheorie (Torsion, Biegung, Wellen, Schwingungen)

- Hydrodynamik (Strömungen, Kraft auf umströmte Gegenstände,

Zirkulations- und Wirbelsätze, Ähnlichkeitsgesetze, Turbulenz,

Grenzschichten)

Lern- und Qualifikationsziele - Vermittlung der grundlegenden Begriffe, Phänomene und Konzepte

der Kontinuumsmechanik

- Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

Aufgaben aus diesem Gebiet

Voraussetzung für die Zulassung Übungsaufgaben, aktive Teilnahme an den Übungen

zur Modulprüfung

Voraussetzung für die Vergabe Schriftliche Prüfung (90 Minuten)

von Leistungspunkten (Prüfungsformen);

einschl.

Notengewichtung in %

Zusätzliche Informationen zum Die Note dieses Moduls geht mit dem Gewicht 1 in die Fachend-

Modul

Empfohlene Literatur

note Physik ein.

Lehrbücher der theoretischen Physik von z.B. Sommerfeld, Landau/Lifschitz,

Scheck; Budó: Theoretische Mechanik;

Stephani/Kluge: Theoretische Mechanik


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2. Semester; Oberseminar

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Moduldauer:

Oberseminar Gravitations- und Quantentheorie

Prof. Dr. B. Brügmann, Prof. Dr. H. Gies

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 2. Semester

Seminare: 2 SWS

1 Semester

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Seminare: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium: Vorarbeit: 90

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Kenntnisse in Theoretischer Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik,

Thermodynamik, Grundlagenwissen in Gravitationstheorie

und/oder Quantenfeldtheorie

Selbständiges Einarbeiten in ein Spezialgebiet

Selbständiges Auffinden und Auswerten wiss. Literatur

Präsentation wissenschaftlicher Sachverhalte

Vertiefte Kenntnisse auf den Gebieten Gravitationstheorie und

Quantentheorie

Systematische Erarbeitung von Spezialkenntnissen auf den Gebieten

Gravitationstheorie und Quantentheorie

Präsentation und Diskussion aktueller gravitationstheoretischer und

quantentheoretischer Probleme

Regelmäßige Teilnahme am Seminar; Detaillierte Festlegungen

werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

2 Vorträge im Zeitraum, die mit gleichem Gewicht in die Modulnote

eingehen

Beamer, Overheadprojektor, Tafel

Spezialliteratur des jeweiligen Fachgebiets (vorwiegend in englischer

Sprache)


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2. Semester; Spektrale Verfahren in der Theoretischen Physik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Spektrale Verfahren in der Theoretischen Physik

Prof. Dr. M. Ansorg

Professoren der theoretischen Physik

Deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 3. oder 4. Semester

Modul im Hauptstudium des Studiengangs Physik mit Abschluss

Diplom-Physiker/Diplom-Physikerin

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundkenntnisse der Computational Physics

Vermittlung der Grundlagen spektraler Verfahren und ihrer Anwendungen

in der Theoretischen Physik

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von Aufgaben

aus diesem Gebiet.

Entwicklungen von Funktionen nach spektralen Basisfunktionen,

spektrale Interpolationen und deren Konvergenz, Pseudospektrale

und Galerkin-Methoden, Approximation der Ableitungen von Funktionen,

Gauss-Integration, Gewöhnliche Differentialgleichungen:

Rand- und Anfangswertprobleme, Mehrgebietsverfahren, pseudospektrale

Methoden in höheren Dimensionen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche oder mündliche Prüfung (Art der Prüfung wird zu Beginn

des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, Computer

Zum Beispiel:

J.P. Boyd : Chebyshev and Fourier spectral methods, Dover (New

York,2001),

http://www-personal.umich.edu/~jpboyd/BOOK_Spectral2000.html

Benyu Guo,Pen-Yu Kuo: Spectral methods and their applications,

World Scientific Publishing, Singapore

Lloyd N. Trefethen: Spectral Methods in Matlab, Society for Industrial

and Applied Mathematics, Philadelphia

B. Fornberg : A practical guide to pseudospectral methods, Cambridge

Univ.Press (Cambridge, 1998)


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2. Semester; Supersymmetrie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Supersymmetrie

Prof. Dr. A. Wipf

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Modul Quantenfeldtheorie I empfohlen

Vermittlung der Eigenschaften von supersymmetrischen Theorien

und der Grundlagen zum Verständnis der modernen Teilchenphysik

und Stringtheorie.

Entwicklung der Fähigkeiten zur Berechnung einfacher Prozesse in

supersymmetrischen Modellen.

Supersymmetrische Quantenmechanik

Symmetrien und Spinoren

Wess-Zumino-Modelle

Supersymmetrie-Algebren und Darstellungen

Superraum und Superfelder

Supersymmetrische Yang-Mills-Theorien

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Medienformen:

Literatur:

Kreidetafel, Overheadprojektor, schriftliches Begleitmaterial

Lehrbücher, z.B. S. Weinberg; J. Bagger and J. Wess; P. West


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2. Semester; Magnetohydrodynamik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Häufigkeit des Angebots (Zyklus):

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Magnetohydrodynamik

Prof. Dr. R. Meinel

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 2. oder 4. Semester

Vorlesung wird alle zwei Jahre angeboten

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Vermittlung der Grundlagen und Methoden der Magnetohydrodynamik

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von Aufgaben

aus diesem Gebiet

Magnetohydrodynamische Näherung

Magnetohydrokinematik (Induktionsgleichung, freier Zerfall von

Magnetfeldern, eingefrorene Feldlinien, Dynamoproblem)

Ideale Magnetohydrodynamik, Magnetohydrostatik

Hartmann-Strömung, Magnetohydrodynamische Wellen, Stabilitätsuntersuchungen

Anwendungen in der Astrophysik (Magnetfelder von Planeten,

Sternen, Galaxien; Sonnenphysik)

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, Folien

Zum Beispiel: Landau/Lifschitz Band 8; F. Cap, Lehrbuch der

Plasmaphysik und Magnetohydrodynamik; D. Lortz, Magnetohydrodynamik;

R. Kippenhahn und C. Moellenhoff, Elementare Plasmaphysik


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2. Semester; Quantenfeldtheorie des Festkörpers, Dichtefunktionaltheorie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Quantenfeldtheorie des Festkörpers, Dichtefunktionaltheorie

Prof. Dr. F. Bechstedt

Professoren der Theoretischen Physik

Deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Gravitations- und Quantentheorie“ im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Bachelor Physik, Module Quantenmechanik II und Festkörperphysik

Vermittlung von grundlegenden Methoden der Vielelektronentheorie

und deren Anwendung auf die Berechnung von Eigenschaften kondensierter

Materie

N-Elektronen-Systeme

Austausch (X) und Korrelation ©

Hohenberg-Kohn-Sham-Theorie

XC-Funktionale (LDA, GGA, LSDA)

Hellmann-Feynman-Kräfte

ab initio Thermodynamik

zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters (Art der

Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Computerdemonstrationen und

Übungen, begleitendes LaTeX-Skript

R.M. Dreizler, E.K.U. Gross, Density-Funktional Theory; D. Joubert

(Ed.), Density Functionals: Theory and Applications; P.L. Taylor, O.

Heinonen, A Quantum Aproach to Condensed Matter Physics


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Optik

1. Semester; Nichtlineare Optik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Nichtlineare Optik

Prof. Dr. Falk Lederer

Prof. Dr. Falk Lederer, Prof. Dr. G.G.Paulus

Deutsch oder Englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 1. Semester

Lehrformen / SWS:

Dauer des Moduls

Arbeitsaufwand:

4 SWS Vorlesung

1 Semester

Präsenzstunden: 60 h Vorlesung

Selbststudium: Nacharbeit + Erarbeitung von Zusatzstoff: 120 h

Prüfungsvorbereitung: 60 h

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Umfassende Kenntnisse der Elektrodynamik, der Festkörperphysik

und der Grundkonzepte der Optik

Nach Absolvierung des Moduls kennt der Student die grundlegenden

Begriffe, Phänomene, Methoden und Konzepte der nichtlinearen

Optik. Er kann selbständig Probleme und Aufgaben aus dem

Gebiet nichtlinearen Optik lösen.

- nichtlineare Suszeptibilität und deren quantenmech. Ableitung

- nichtlineare Effekte 2. Ordnung (SHG, OPA, OPO, Solitonen)

- nichtlineare Effekte 3. Ordnung (SPM, XPM, THG, Raman,

Solitonen)

- resonante nichtlineare Effekte (Zwei-Niveau-System, SIT)

- nichtlineare Optik in Wellenleitern und Resonantoren (Bistabilität,

opto-optisches Schalten)

- Licht-Materie-Wechselwirkung bei extremen Intensitäten

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen

Klausur oder mündliche Prüfung am Ende des Semesters

(Art der Prüfung wird am Beginn der Veranstaltung

bekantgegeben.)

Tafel, Overheadfolien, Beamer

Lehrbücher der nichtlinearen Optik von Boyd, Shen, Butcher/Cotter,

Agrawal, Kivshar/Agrawal, Schubert/Wilhelmi, Sutherland


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1. Semester; Optische Messverfahren und Sensorik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulbezeichnung (engl.):

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Optische Messverfahren und Sensorik

Optical Metrology and Sensing

Prof. Dr. R. Kowarschik, Prof. Dr. H. Bartelt

Prof. Dr. R. Kowarschik, Prof. Dr. H. Bartelt

deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 1. Semester

4 SWS Vorlesung + 2 SWS Übung

Präsenzstunden: 60 h Vorlesung + 30 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 90 h

Prüfungsvorbereitung: 60 h

Gesamtarbeitsaufwand: 240 Stunden

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen: Vermittlung von grundlegenden Begriffen und Konzepten optischer

Messverfahren und Sensorik

Vermittlung von Kenntnissen über ausgewählte optische Messverfahren

z. B. aus den Gebieten der Interferometrie, Spektroskopie

und Fasersensorik

Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von Aufgaben-

und Problemstellungen mit optischen Messmethoden

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Grundbegriffe und Grundprinzipien der optischen Messung physikalischer

Größen (z. B. Längen- und Formmessung)

Ausgewählte Methoden der Interferometrie, Spektroskopie und

Sensorik

Applikationsbeispiele für optische Messverfahren

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Abgabe

der Übungsaufgaben; Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung (Art der Prüfung wird zu Beginn

des Moduls bekannt gegeben)

Medienunterstützte Vorlesung mit Demonstrationsexperimenten

und mit Übungen oder Seminar

Lehrbücher der Optik von Hecht, Klein/Furtak, Born/Wolf


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1. Semester; “Biomedical Imaging – Ionizing Radiation”

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

Biomedical Imaging – Ionizing Radiation

Prof. Dr. J.R. Reichenbach; Prof. Dr. E. Förster

The course introduces the physical principles, properties and technical concepts

of imaging systems as they are applied today in medicine and physics.

The focus is laid on the use and application of ionizing radiation, which has

always been an important aspect of the application of physics to medicine.

Applications and current developments will be presented. After active participation

the students should demonstrate a critical understanding of the theoretical

basis and technologies of these imaging systems and have acquired

an appreciation of instrumentation and practical issues with different imaging

systems. The course is independent of the course “Biomedical imaging –

Non-Ionizing Radiation” offered in the 2 nd semester.

- Introduction to biomedical and medical imaging systems

- Physical principles behind the design of selected imaging systems

- Technological aspects of each modality

- Spatial and temporal resolution

- Importance of each modality concerning physical, biological and clinical

applications

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Submodule which can be elected from a list of offered submodules according

to the students’ education objectives

Freely combinable with other modules

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

45h (lectures, exercises)

15h solving of physical problems

15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

oral examination

electronic presentations, computer based demonstrations, blackboard

- A. Oppelt. Imaging Systems for Medical Diagnostics: Fundamentals,

Technical Solutions and Applications for Systems Applying Ionizing

Radiation, Nuclear Magnetic Resonance and Ultrasound, Publicis, 2nd

edition, 2006

- P. Suetens. Fundamentals of Medical Imaging, Cambridge University

Press; 2nd edition, 2009

- W.R. Hendee, E.R. Ritenour. Medical Imaging Physics, Wiley-Liss, 4th

edition, 2002


1. Semester: Astrophotonics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

ASP_MP_S2.15

Seite 73 von 146

Introduction to applications of modern optics and photonics in astronomy

Dr. Stefano MINARDI and Prof. Dr. Thomas PERTSCH

The lectures aim at presenting the emerging field of astrophotonics, i.e. photonics

for astronomical instrumentation.

Educational goals are:

- familiarization with detection problematics in astronomy and

- understanding of how photonic technology can solve them, usage of

analytical tools for

- modeling of photonic components and

- system design of astronomical instruments.

- Telescopes – Classification, adaptive optics, wavefront sensors.

- Photometry – Exoplanet transits, photometric scales and bands in

astronomy, semiconductor detectors, layer optics (coatings, filters),

examples of instruments.

- Interferometry – Optical astronomical interferometry: survey of results,

principles of interferometric aperture synthesis, fiber optics, photonic beam

combiners, fiber interferometers, pupil remapping, the photonic

interferometer.

- Spectroscopy – Historical introduction, Zeeman and Stark effects, Doppler

shifts (binary systems, exoplanets, galaxies), review of dispersive

elements, SWIFTS micro/nano spectrometers, AWGs, photon correlation

spectroscopy, Multi-object and integral field spectroscopy, analysis of an

instrument.

Course type lectures: 2h/week exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

this submodule is part of the module Wahlfach Optik or Wahlfach

Astrophysik of the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h, exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written (90 min duration) or oral examination at the end of the semester

electronic presentations, computer based demonstrations, blackboard

- Saleh, Teich 'Photonics' Wiley

- Journal articles from special issue on Astrophotonics in Optics Express

(Vol. 17, issue 3, 2009)

- Kitchin 'Astrophysical techniques' Ed. Adam Hilger

- Bradt 'Astronomy methods' Cambridge

- Roy & Clarke 'Astronomy: principles and practice'

- Journal articles on astronomical instruments given during the lectures


Seite 74 von 146

1. Semester; Biophotonics

Number

ASP_MP_S2.2

Name

Coordinator:

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

Biophotonics

Prof. Dr. Stefan H. HEINEMANN, PD Dr. Roland SCHÖNHERR, Prof. Dr.

Rainer HEINTZMANN

The aim of this course is to present modern methods in spectroscopy, microscopy

and imaging dedicated to biological samples. After the course the

students will be able to choose and to apply appropriate spectroscopic

methods and imaging technologies to resolve special biophotonic problems.

The module provides a deep introduction into the multitude of possible linear

and non-linear light biological matter interaction phenomena and thus in

modern techniques and applications of frequency-, spatially-, and timeresolved

bio-spectroscopy. The course presents a comprehensive overview

over modern spectroscopic and imaging techniques inclusive specific theoretical

methodologies to analyze the experimental spectroscopic data to resolve

problems in life sciences. The biological part introduces to molecular

and cellular properties of living organisms, explains some major components

of physiological function and diseases and set the stage for biophotonics

applications by highlighting some key methods necessary to prepare biological

material for photonics experiments and by showing several examples of

how biophotonics can help to shed light on biologically and clinically relevant

processes. The module spans aspects of the scientific disciplines chemistry,

physics, biology and medicine.

lectures: 3h/week

this submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

- lectures: 45h

- exercises: 15h

- self-study: 45h

exam preparation: 15htotal work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

Form of exam will be announced at the beginning of the semester. Either

written examination at the end of the semester (60 min duration) or oral exam

(15 min.)

blackboard, beamer, overhead projector, written supplementary material

- Paras N. Prasad, Introduction to Biophotonics

- Textbooks on laser spectroscopy, e.g. Demtröder; on quantum mechanics,

e.g. Atkins and on optics, e.g. Zinth/Zinth

- List of selected journal publications (e.g. Journal of Biophotonics) given

during the lecture

- Selected chapters of “Handbook of Biophotonics” (Ed. J. Popp) WILEY


1. Semester; High intensity/relativistic optics

Seite 75 von 146

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.4

High intensity/relativistic optics

Prof. Dr. Malte KALUZA

The interaction of high intensity light fields with matter is the subject of this

course. The students should learn the basic ideas of high intensity laser

technology and its applications.

- High-intensity laser technology

- Laser plasma physics

- Laser accelerated particles and applications

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week (will be given as 2h every second week)

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

oral or written examination at the end of the semester (will be specified at the

beginning of the lecture)

blackboard, electronic presentations

- W. L. Kruer, The Physics of Laser Plasma Interactions, Westview press

(2003), Boulder Colorado

- P. Gibbon, Short Pulse Laser Interactions with Matter, Imperial College

Press (2005), London

- F. F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Vol. 1:

Plasma Physics, Springer (1984)


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1. Semester; Laser in Ophthalmology and Medicine

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.15

Laser-Tissue Interaction and application of lasers in ophthalmology and

medicine

Prof. Dr. Alexander HEISTERKAMP

The students will be introduced to the basic mechanisms of laser-tissue

interaction on the different time scales and laser intensities. The introduction

of the different technologies will be accompanied by their application within

different fields of clinical medicine, especially ophthalmology.

Laser systems for the application in medicine

Beam guiding systems and optical medical devices

Optical properties of tissue

Thermal properties of tissue

Photochemical interaction

Vaporisation/coagulation

Photoablation

Photodisruption, nonlinear optics

Laser-based imaging

Clinical applications

Nanophotonics in medicine

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 30h studying and discussing recent publications, solving problems

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written or oral examination, will be decided during semester

Blackboard, electronic slides, movies, pdf of recent publications

- Welch, van Gemert: "Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated

Tissue." Plenum Press;

- Niemz: "Laser-tissue interaction", Springer;

- Berlien: ”Applied Laser Medicine” Springer;

- list of publications given during the lecture.


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1. Semester; Nanomaterials for photonics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.15

Nanomaterials for photonics

Dr. Rachel GRANGE and Prof. Dr. Thomas PERTSCH

The students will acquire theoretical and experimental knowledge in the different

types of nanomaterials for advanced applications in photonics, as well

as skills in their synthesis, optical characterization and utilization in photonic

devices. Furthermore, the students will be trained to read state-of-the-art

scientific articles and prepare an oral presentation.

- Classification of the nanomaterials (semiconductors, metal, dielectric, …)

- Nanophotonics concepts (confinement of matter or radiation)

- Behaviors of photons and electrons.

- Synthesis of nanomaterials: top-down and bottom-up methods

- Material and optical characterization: diffraction and microscopy

- Material types: metal for plasmonics, organic material as carbon

nanotubes or graphene, semiconductors, dielectrics, …

- Nanofluidic application for lab-on-a-chip devices

- Nanomarkers: imaging applications

lectures: 2h/week

seminar: 1h/week

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik or Wahlfach Festkörperphysik/Materialwissenschaft

according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik or Wahlfach

Festkörperphysik/Materialwissenschaft of the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

seminar: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, seminar)

- exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures

written or oral examination and participation in seminars as well as presentation

in seminar

blackboard, electronic presentations, demonstration in laboratory

- Nanophotonics by P. N. Prasad (Wiley)

- Handbook of Nanotechnology by B. Bhushan (Springer)

- Basics of Nanotechnology by H. G. Rubahn (Wiley)

- Nanostructures and nanomaterials: synthesis, properties and applications;

(Cao, G.; Wang, Y. 2010)

- Squires, and Quake, Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale,

Rev. Mod. Phys. 77, 977 (2005)


1. Semester; Theoretical nanooptics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.12

Theoretical nanooptics

Seite 78 von 146

Prof. Dr. Carsten ROCKSTUHL and Prof. Dr. Thomas PERTSCH

The course outlines the theoretical concepts to describe light propagation in

nanostructured optical materials and gives an introduction to the physical

effects that can be observed in such materials.

- Introduction to the general ideas of nanostructured materials

- Physical effects in Photonics Crystals, metamaterials and plasmonic

devices

- Understanding light propagation using the concept of an eigenmode

- Eigenmodes of periodic media

- Dispersion relation of the periodic space and derived quantities

- Scattering resonances of single objects

- The concept of Hybridization to understand coupled particles

- Determination of the effective parameters of metamaterials

- Outline of numerical techniques for characterizing nanostructured

materials

- Contemporary problems in the field of nanooptics

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

fundamental knowledge on modern optics and condensed matter physics as

usually obtained in the modules Adjustment and Fundamentals 1

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester (90 min duration)

blackboard and electronic presentations, computer based demonstrations,

computer labs, written supplementary material

- Lukas Novotny und Bert Hecht, Principles of Nano-Optics, Cambridge

University Press 2006

- Stefan A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications, Springer

2006

- John D. Joannopoulos et al., Photonic Crystals: Molding the Flow of Light,

Princeton 2008


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1. Semester; Thin film optics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.13

Thin film optics

Prof. Dr. Andreas TÜNNERMANN and Dr. Olaf STENZEL

This course is of use for anyone who needs to learn how optical coatings are

used to tailor the optical properties of surfaces. After an introduction about

the theoretical fundamentals of optical coatings the student should learn to

calculate the optical properties of uncoated and coated surfaces. Based on

this, typical design concepts and applications will be presented.

- Introduction into optical material properties (classical description)

- Theory of interference films

- Thin film characterization methods

- Design concepts

- Types and application of optical coatings

- selected questions of the semiclassical treatment of thin film spectra

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

Knowledge on optics and electrodynamics of continua

Regular participation in lectures and exercises

oral or written test, depending on number of participants

blackboard, electronic presentations

- Born/Wolf: Introduction to optics

- H. A. Macleod, Thin Film Optical Filters, Adam Hilger Ltd. 2001

- R. Willey, Practical Design and Productions of Optical Thin Films, Marcel

Dekker Inc. 2003

- N. Kaiser, H. K. Pulker (Eds.), Optical Interference Coatings, Springer

Series in Optical Sciences, Vol. 88, 2003

- O. Stenzel, The Physics of Thin Film Optical Spectra. An Introduction,

Springer Series in Surface Sciences, Vol. 44, 2005


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1. Semester; Physikalische Grundlagen erneuerbarer Energien

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Physikalische Grundlagen erneuerbarer Energien

G. G. Paulus

Deutsch, Englisch (auf Wunsch)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Optik“

oder „Festkörperphysik“

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundvorlesungen Physik

Vermittlung von Kenntnissen der physikalischen Grundlagen erneuerbarer

Energien.

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Beurteilung verschiedener

Formen erneuerbarer Energien

Grundlagen der Energieversorgung in Deutschland

Potential erneuerbarer Energien

Thermodynamik der Atmosphäre

Physik der Windkraftanlagen

Konzentrierende Sonnenkraftwerke

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfungen wird

zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: Gasch, Twele: Windkraftanlagen

De Vos: Thermodynamics of Solar Energy Conversion


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1. Semester; Introduction to optical modeling and design I

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

ECTS credits 4

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_F1.2

Introduction to optical modeling and design

Prof. Dr. Frank WYROWSKI and Dr. Uwe ZEITNER

The course aims to show how linear optics is applied for modeling and design

of optical elements and systems. In the first part of the lecture we focus on

ray-tracing techniques and its application through image formation. Then we

combine the concepts with physical optics and obtain field tracing. It enables

the propagation of vectorial harmonic fields through optical systems. In practical

exercises the students will get an introduction to the use of commercial

optics modeling and design software.

- Concepts of ray tracing

- Modeling and design of lens systems

- Image formation

- Physical properties of lenses and lens materials in optical design

- Image aberrations and methods to avoid them

- Vectorial harmonic fields

- Plane waves

- Fourier transformation and spectrum of plane waves representation

- Concepts of field tracing

- Propagation techniques through homogeneous and isotropic media

- Numerical properties of propagation techniques

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

the submodule is part of the module Wahlfach Optik of the Master of Physics

program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self study:

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

successful completion of Bachelor in a related field

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

Blackboard, projector, PC Pool, PowerPoint, VirtualLab, Zemax

- H. Gross, Handbook of Optical Systems Vol.1: Fundamentals of Technical

Optics, Wiley-VCH

- L. Mandel and E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics

- L. Novotny and B. Hecht, Principles of Nano-Optics


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1. Semester; Experimentelle Methoden der optischen Spektroskopie

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r):

Dozent:

Experimentelle Methoden der optischen Spektroskopie

Prof. A. TÜNNERMANN

Dr. F. SCHREMPEL

Sprache:

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

Wahlpflichtmodul für den Studiengang Werkstoffwissenschaft mit

dem Abschluss Master of Science.

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) jährlich im Wintersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

- Grundkurse Experimentalphysik

- Atom- und Molekülphysik

Lernziele / Kompetenzen: - Vermittlung des Verständnisses für Methoden der optischen

Spektroskopie und deren Anwendbarkeit auf Problemstellungen

der Physik und Materialwissenschaften

Inhalt:

- Grundlagen der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung

mit Atomen, Molekülen und Festkörpern

- Methoden und Werkzeuge der modernen Spektroskopie und

deren Anwendung zur Charakterisierung

Voraussetzungen für die Zulassung

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen

zur Modulprüfung (Prü-

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe Vortrag mit anschließender mündlicher Prüfung

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

Literatur:

- Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik

- Henzler, Oberflächenphysik des Festkörpers

- Demtröder, Laserspektroskopie


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1. Semester; Wechselwirkung hochenergetischer Teilchen- und Photonenstrahlung mit Materie

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r), Dozent:

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Häufigkeit des Angebots (Zyklus)

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Wechselwirkung hochenergetischer Teilchen- und Photonenstrahlung

mit Materie

Prof. Th. Stöhlker

Englisch/Deutsch

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

jährlich im Wintersemester

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung/Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 30 + 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung): 25

Vortrag / Übungsaufgaben: 50

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

- Grundkurse Experimentalphysik

- Atom- und Molekülphysik

Vermittlung der fundamentalen Wechselwirkungen und Phänomene

hochenergetischer Strahlung in Materie. Grundlagen moderner

Beschleunigerkonzepte und Strahlungsquellen.

- elementare Wechselwirkungsprozesse

- Streuung, Absorption und Energieverlust

- Nachweismethoden

- Teilchenerzeugung

- Anwendung in der Biologie und Medizin

Vortrag mit anschließender mündlicher Prüfung

Vorlesung mit begleitenden Abbildungen

- Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments

- Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik


Seite 84 von 146

1. Semester; “Modern Atomic Physics: Experiments and Theory”

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r), Dozent:

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Häufigkeit des Angebots (Zyklus)

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Modern Atomic Physics: Experiments and Theory

Prof. Thomas STÖHLKER

Englisch

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

jährlich im Sommersemester

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung/Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand (work load): Präsenzstunden: Vorlesung: 30 + 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung): 25

Vortrag / Übungsaufgaben: 50

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

- Grundkurs: Atom- und Molekülphysik

Lernziele / Kompetenzen:

The course provides an insight in the fundamental techniques

and concepts in modern atomic physics and to demonstrate their

relevance to nowadays applications. Experimental methods and

the related theoretical description will be reviewed in great details.

Inhalt: - Strong field effects on the atomic structure

- Relativistic and QED effects on the structure of heavy ions

- X-ray spectroscopy of high-Z ions

- Application in x-ray astronomy

- Penetration of charged particles through matter

- Particle dynamics in of atoms and ions in strong laser fields

- Relativistic ion-atom and ion-electron collisions

Voraussetzung für die Vergabe Vortrag mit anschließender mündlicher Prüfung

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Vorlesung mit begleitenden Abbildungen

Literatur:

- H. Beyer and V. Shevelko, Introduction to the physics of highly

charged ions

- Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments

- J. Eichler and W. Meyerhof, Relativistic atomic collisions

- Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik


1. Semester; Optical modeling and design II

Seite 85 von 146

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.9

Optical modeling and design II

Prof. Dr. Frank WYROWSKI

In the third part of the lecture series on optical modeling and design modeling

and design examples of micro and diffractive optics are discussed on the

basis of the modeling techniques presented in parts I and II. Moreover, the

finite element technique (FEM) is added to the collection of tracing techniques

for harmonic fields. Then, the concept of field tracing is extended to

general electromagnetic fields including temporal and spatial coherence and

ultrashort pulses.

- Modeling and design of lens arrays

- Modeling and design of diffractive beam splitters

- Modeling and design of diffusers

- Finite element technique (FEM)

- Representation of general fields by modal decomposition

- Elementary mode decomposition: scalar and vectorial

- Modeling polychromatic effects

- Modeling effects of temporal and spatial coherence

- Modeling ultrashort pulse propagation through optical systems

- Efficient inclusion of material and angular dispersion

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 3 rd semester of

the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

Blackboard, projector, PC Pool, PowerPoint, VirtualLab

- E. Hecht and A. Zajac, Optics

- L. Mandel and E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics

- B.E.A. Saleh and M.C. Teich, Fundamentals of Photonics


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1. Semester; Grundlagen der Laserphysik

Modulnummer 128.3405

Modulbezeichnung:

Grundlagen der Laserphysik

Modulverantwortliche(r):

Prof. J. Limpert / Prof. Dr. S. Nolte

Dozent(in):

Prof. J. Limpert / Prof. Dr. S. Nolte

Sprache:

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (3. Semester)

im Wahlfach „Optik“

M.Sc. Werkstoffwissenschaft

Lehrform / SWS: Vorlesung: 2 SWS, Übung: 2 SWS

Häufigkeit des Angebots: Wintersemester

Dauer des Moduls

1 Semester

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 30

Selbststudium: Nacharbeit(Vorlesung/Übung): 30

Vorbereitung Fachvortrag: 90

(einschließlich schriftlicher Kurzfassung)

Gesamtarbeitsaufwand: 180 Stunden

Leistungspunkte: 6

Voraussetzungen:

Bachelor oder Vordiplom in Naturwissenschaften

Vorlesungen: Quantenmechanik + Atom- und Molekülphysik

Lernziele / Kompetenzen: - phys. Grundlagen der Absorption und Emission

- Inversion/optische Verstärkung

- Konzepte zur Erzeugung kohärenten Lichts

- das Laserprinzip

- Grundprinzipien der nichtlinearen Optik

Inhalt:

- Laserprinzip und wesentliche Lasertypen

- Pumpkonzepte und optische Verstärkung

- stabile und instabile Resonatoren

- Einfrequenzlaser

- Ultrakurzpulslaser

- wesentliche Lasertypen und ihre Merkmale

Voraussetzungen für die Zulassung

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen

zur Modulprüfung (Prü-

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe Klausur

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

Literatur:

- Optik, Licht und Laser, D. Meschede

- Lasers, T. Siegman

- Laser, F. K. Kneubühl

- Laser – Grundlagen, Systeme, Anwendungen, J. und H.-J. Eichler,

Springer

- Laser Spectroscopy, W. Demtröder


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1. Semester; Laser und Anwendungen

Modulnummer 128.3402

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Laser und Anwendungen

Prof. Dr. H. Stafast

Profs. H. Stafast / Dr. W. Paa

Sprache:

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (3. Semester)

im Wahlfach „Optik“

Physikalisches Wahlpflichtfach im modularisierten Studiengang

Physik-Diplom / Techn. Physik (6. Semester)

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) jährlich im Wintersemester

Dauer des Moduls

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Grundlagen der Laserphysik

Lernziele / Kompetenzen: Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls verfügt der Studierende

über vertiefte Kenntnisse auf nachfolgenden Gebieten:

- phys.-techn. Grundlagen spezieller Lasersysteme

- Aspekte der Licht-Materie-Wechselwirkung

- Aspekte der Metrologie

- Aspekte der optischen Sensorik

Inhalt:

- Laserprinzip und wesentliche Lasertypen

- Ausgewählte Laseranwendungen

- Laser als Werkzeug (makroskopische und mikroskopische Materialbearbeitung)

- Laser als Sonde (Messtechnik, Spektroskopie, Diagnostik,

Sensorik)

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Aktive Teilnahme an Übungen bzw. Seminar; Detaillierte Festlegungen

werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Klausur (Nachprüfungen: Nachklausur oder Kolloquium)

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

- A. Siegman, Lasers

- J. und H.-J. Eichler, Laser – Grundlagen, Systeme, Anwendungen,

Springer

- W. Demtröder, Laser Spectroscopy

- W. Koechner, Solid State Laser Engineering

- D. Bäuerle, Laser, Grundlagen und Anwendungen in Photonik,

Technik, Medizin und Kunst


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1. Semester; Licht-Materie-Wechselwirkung bei hohen Intensitäten

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Häufigkeit des Angebots:

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Licht-Materie-Wechselwirkung bei hohen Intensitäten

Prof. Dr. M. Kaluza

Prof. Dr. M. Kaluza

deutsch oder englisch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 3. Semester

jedes Wintersemester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundlagen des Lasers, Elektrodynamik

- Einführung in die grundlegenden physikalischen Prozesse, die

bei hohen Intensitäten eine Rolle spielen

- Vermittlung von Kernkompetenzen zum Verständnis der

Laser-basierten Teilchenbeschleunigung

- Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

Aufgaben aus diesen Gebieten

Hochleistungslaser

Laserprinzip, Arten von Laserverstärkern, CPA-Prinzip, Laserdiagnostiken

Plasmaphysik

Relevante Grundlagen der Plasmaphysik

Wechselwirkung von elektro-magnetischer Strahlung mit Plasmen

Relativistische Laser-Plasma-Physik

Wechselwirkung von Plasmaelektronen mit Licht

Relativistische nicht-lineare Optik

Beschleunigungsmechanismen für Elektronen und Ionen

Erzeugungsmechanismen für hochenergetische

elektromagnetische Strahlung

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung (wird zu Beginn des Moduls bekannt

gegeben)

Medienunterstützte Vorlesung mit Übungen

P. Gibbon: Short-Pulse Laser Interactions with Matter

F. Chen: Plasma Physics and Controlled Fusion


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1. Semester; Plasma physics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ASP_MP_S1.12

Plasma physics

Prof. Dr. Malte. KALUZA

This course offers an introduction to the fundamental effects and

processes relevant for the physics of ionized matter. After actively

participating in this course, the students will be familiar with the

fundamental physical concepts of plasma physics, especially concerning

astrophysical phenomena but also with questions concerning

the energy production based on nuclear fusion in magnetically

or inertially confined plasmas.

- fundamentals of plasma physics,

- single particle and fluid description of plasmas,

- waves in plasmas,

- interaction of electromagnetic radiation with plasmas,

- plasma instabilities

- non-linear effects (shock waves, parametric instabilities,

ponderomotive effects, ...)

lectures: 2h/week

exercises: 2h every other week

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete this

submodule

Used media

Literature

submodule which can be elected out of the list of offered

submodules in module Specialization 1 according to the student's

education objectives

submodule being part of module Specialization 1 for the study in

Photonics in the 2nd semester

summer semester

1 semester

lectures: 30 h

exercises: 15 h

self study : 45 h (lectures, exercises)

15 h solving of physical problems

15 h exam preparation

total workload: 120 h

English

Prior knowledge in electrodynamics is essential, knowledge in

laser physics is recommended but not conditional.

regular participation in lectures and active participation exercises

written or oral examination at the end of the semester (will be

specified at the beginning of the lecture)

blackboard and electronic presentations

- F. Chen: Plasma Physics and Controlled Fusion, Plenum

Publishing Corporation, New York (1984)

- J. A. Bittencourt: Fundamentals of Plasma Physics, Springer,

New York (2004)

- U. Schumacher: Fusionsforschung, Wissenschaftliche

Buchgesellschaft, Darmstadt (1993)


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1. Semester; Angewandte Lasertechniken – Teil: Laser als Werkzeug

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Angewandte Lasertechniken – Teil Laser als Werkzeug

Prof. H. Stafast

Prof. H. Stafast / Dr. W. Paa

Deutsch (bei Bedarf auch in Englisch)

Physikalisches Wahlfach für

3. Semester Studiengang Physik „Master of Science“

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15 (empfohlen)

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30 bzw. 90

Lösen von Übungsaufgaben: 45 (empfohlen)

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Grundlagen der Laserphysik und allgemeine Physik

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls verfügt der Studierende

über vertiefte Kenntnisse auf nachfolgenden Gebieten:

Licht-Materie-Wechselwirkung, Lasermanipulation (z. B. Atomkühlung

und optische Pinzette), laserinduzierte Prozesse in Gasen,

Flüssigkeiten und Matrices (inkl. Laserisotopentren-nung),

Lasererzeugung und -strukturierung von Festkörpern durch Materialabscheidung,

-abtrag und/oder –modifikation.

Ausgewählte Laseranwendungen:

Der Laser als Werkzeug (mikroskopische Materialbeeinflussung

und makroskopische Materialbearbeitung bzw. -modifikation),

ausgenommen „klassische“ Lasermaterialbearbeitung (z.B.

Schneiden, Bohren, Löten, Schweißen)

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen bzw. Seminarvortrag (empfohlen)

Bestandene Abschlussprüfung (Klausur oder Kolloquium; Nachprüfungen:

Nachklausur oder Kolloquium)

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

R. Paschotta, Encyclopedia of Laser Physics and Technology,

Wiley-VCH


Seite 91 von 146

1. Semester; Optical design with Zemax

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.15

Optical design with Zemax

Prof. Dr. Herbert GROSS

This course gives an introduction in layout, performance analysis and optimization

of optical systems with the software Zemax.

- Introduction and user interface

- Description and properties of optical systems

- Geometrical and wave optical aberrations

- Optimization

- Imaging simulation

- Introduction into illumination systems

- Correction of simple systems

- More advanced handling and correction methods

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 2 nd semester of

the Master of Physics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

basic geometrical and physical optics

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester (90 min duration)

Electronic presentations, practical exercises with Zemax, computer based

demonstrations, computer labs, written supplementary material

list of literature will be given in the lecture


1. Semester; Imaging and aberration theory

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.16

Seite 92 von 146

Imaging and aberration theory

Dr. Herbert GROSS

This cource covers the fundamental principles of classical optical imaging

and aberration theory of optical systems.

- Paraxial imaging

- Basics of optical systems

- Eikonal theory

- Geometrical aberrations, representations, expansion

- Detailed discussion of primary aberrations

- Sine condition, isoplanatism, afocal cases

- Wave aberrations and Zernike representation

- Miscellaneous aspects of aberration theory

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 3rd semester of

the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

basic geometrical and physical optics

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester (90 min duration)

blackboard and electronic presentations

list of literature will be given in the lecture


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1. Semester; Lasers in Medicine

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.8

Lasers in Medicine - Laser-Tissue Interaction and applications.

Prof. Dr. Alexander HEISTERKAMP

The students will be introduced to the basic mechanisms of laser-tissue

interaction on the different time scales and laser intensities. The introduction

of the different technologies will be accompanied by their application within

different fields of clinical medicine and diagnostics.

Laser systems for the application in medicine

Beam guiding systems and optical medical devices

Optical properties of tissue

Thermal properties of tissue

Photochemical interaction

Vaporisation/coagulation

Photoablation

Photodisruption, nonlinear optics

Laser-based imaging

Clinical applications

Nanophotonics in medicine

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Specialization II according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization II in the 3 rd semester of

the Master of Photonics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 30h studying and discussing recent publications, solving problems

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written or oral examination, will be decided during semester

Blackboard, electronic slides, movies, pdf of recent publications

- Welch, van Gemert: "Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated

Tissue." Plenum Press;

- Niemz: "Laser-tissue interaction", Springer;

- Berlien: ”Applied Laser Medicine” Springer;

- list of publications given during the lecture.


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1. Semester; Living Optics – Ophthalmic and Physiological Optics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

submodule

Used media

ASP_MP_S2.9

Living Optics - Ophthalmic and Physiological Optics

Prof. Dr. Alexander HEISTERKAMP

The students will be introduced to the field of optics in the life, especially the

development of vision and eyes in nature, the mechanisms and physiology

of the vision process and the field of ophthalmology, which covers anatomy,

physiology and diseases of the human eye. Finally, optical instruments and

methods for treatment and diagnosis of diseases in the human eye will be

covered.

Introduction

optics and vision in nature

development of the eye

image formation and tray tracing

human eye: anatomy

optical structure and image formation

the lens

the retina

Light interaction with the fundus

aberrations of the eye

vision and visual perception

ophthalmology: diseases of the eye

diagnosis at the eye

visual ergonomics

optical instrumentation in ophthalmology

laser surgery in ophthalmology

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Specialization II according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization II in the 3 rd semester of

the Master of Photonics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 25h studying and discussing recent publications, solving problems

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures

written or oral examination, will be decided during semester

Blackboard, electronic slides, movies, pdf of recent publications


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Literature

“Optics of the human eye”, D. Atchison, G. Smith; “The eye and visual optics

instruments”, G. Smith; “Ophthalmology”, M. Yanoff, J. Duker; “Atlas of

Confocal Laser Scanning In-vivo Microscopy in Ophthalmology”, R.F.

Guthoff; Springer; ”Applied Laser Medicine” Berlien; list of publications given

during the lecture.


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1. Semester; Photovoltaik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Photovoltaik

Priv.-Doz. Dr. Falk

Falk

Englisch

Wahlpflichtkurs im Studiengang MA Physik im Wahlfach „Festkörperphysik/Materialwissenschaft“

im 3. Semester

Vorlesung 2 SWS

Seminar 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: 30 h Vorlesung + 15 h Seminar

Selbststudium: Nacharbeit + Übungsaufgaben: 40 h

Prüfungsvorbereitung: 35 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Module Festkörperphysik I und II

Verständnis der Funktion von Solarzellen auf der Basis der Halbleiterphysik

Verlustmechanismen

Herstellungstechnologie der verschiedenen Typen

Die Energiewirtschaft und ihre Folgen

Sonneneinstrahlung Grundlagen

der Photovoltaik Halbleiter

I: Gleichgewicht

Halbleiter II: Nichtgleichgewicht unter Beleuchtung

Solarzellentypen I: Massivzellen

Solarzellentypen II: Dünnschichtzellen

Regelmäßige Teilnahme an Übungen, Abgabe der Übungsaufgaben

Schriftliche Prüfung am Ende des Semesters

Vorlesung mit Seminar, Besuch von Labors

Begleitendes Skript

A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnenenergie: Photovolta- ik;

H.-J. Lewerenz, H. Jungblut, Photovoltaik; R. Enderlein, N.J.M.

Horing: Fundamentals of Semiconductor Physics and Devices


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1. Semester; Microoptics

Modulnummer 128.3401

Modulbezeichnung:

Modulbezeichnung (engl.):

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Mikrooptik

Microoptics

Prof. H. Bartelt / Prof. A. Tünnermann

Prof. H. Bartelt

Sprache:

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen

Wahlpflichtmodul für den Studiengang BSc Physik (5. Semester)

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (3. Semester)

im Wahlfach „Optik“

Physikalisches Wahlpflichtfach im modularisierten Studiengang

Physik-Diplom / Techn. Physik (5. Semester)

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) jährlich im Wintersemester

Dauer des Moduls

1 Semester

Lehrform / SWS: Vorlesung: 2 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Selbststudium: Nacharbeit: 60

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen

Modul Grundkurs Experimentalphysik

Lernziele / Kompetenzen: - Vermittlung der grundlegenden optischen Eigenschaften mikround

nanooptischer Elemente

- Vermittlung von Wissen über strukturtechnische Verfahren

- Befähigung zum selbstständigen Lösen mikro- und nanooptischer

Fragestellungen

Inhalt:

- Relevante Effekte: Ausbreitung, Beugung, Kohärenz,

Interferenz

- Freiraumausbreitung und geführtes Licht (integrierte Optik, optische

Lichtwellenleiter)

- Technologien der Mikrooptik

- Refraktive und diffraktive Mikrolinsen

- Mikrooptische Elemente

- Beispiele für Systemanwendungen

Voraussetzungen für die Zulassung

keine

zur Modulprüfung (Prü-

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Klausur oder mündl. Abschlussprüfung (60 Minuten)

(Art der Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, schriftl. Begleitmaterial, Overhead-Projektor, Beamer

Fachbücher zur Mikrooptik:

- Sinzinger/Jahns, Introduction to Micro- and Nanooptics

- Herzig, Micro-Optics

- Kufner/Kufner, Micro-optics and Lithography


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1. Semester; Interaction of high-energy radiation with matter

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

Interaction of high-energy radiation with matter

Prof. Th. Stöhlker

The course introduces the basic interaction processes of high-energy photon

and particle beams with matter. The course covers recent developments

of high intensity radiation sources, such as Free Electron Lasers and modern

particle accelerators.

Fundamental interaction processes

Scattering, absorption and energy loss

Detection methods

Particle creation

Application and biology and medicine

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization II according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization II in the 3rd semester of

the Master of Photonics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

Presentation and oral examination

electronic presentations, blackboard

- Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments

- Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik


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1. Semester; Active Photonic Devices

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

Active Photonic Devices

Prof. Dr. M. A. Schmidt

The aim of this course is to give a comprehensive overview about active

photonic devices such as switches or modulators. The course starts by a

crisp introduction to the most important parameters and physical principles.

The lecture will then focus onto real‐world devices including the areas of

electro‐optics, waveguides, acousto‐ optics, magneto‐ optics and nonli n-

ear optics. During this lecture we will discuss the fundamental principles as

well

as devices currently employed in photonics. This lecture will provide the

students a base for their master thesis.

1. introduction

2. electro‐optical modulation

3. optomechanics in photonics

4. acousto‐optical device

5. magneto‐optics and optical isolation

6. integrated lasers

7. nonlinear devices for light generation

8. bistability in photonics

9. spatial light modulation

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization II according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization II in the 3rd semester of

the Master of Photonics program

winter semester only

1 semester

Work load

lectures: 30h

exercises: 10 h

self‐study: 65h

exam preparation: 15h

total work load: 120h


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Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

English

basic knowledge about electrodynamics

Regular participation in lectures and exercises.

The form of the exam will be announced at the beginning of the semester.

Either written

examination at the end of the semester (90 min duration) or oral exam

(15‐20 min).

Mainly blackboard, projector, written supplementary material

J. D. Jackson Electrodynamics

A. Yariv Optical Electronics in Modern Communications

Born/Wolf Principles of Optics


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1. Semester; “Fundamentals of microscopic imaging”

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ASP_MP_S3.xx

Fundamentals of microscopic imaging

Prof. Dr. Herbert GROSS / Jun.-Prof. Dr. Alexander SZAMEIT

This cource covers the wave optical principles of microscopic optical imaging

including some modern developments and real system aspects.

Diffraction and point spread function

2-point-resolution and depth resolution

Transfer function theory

Real microscopic optical systems

Contrasting methods and phase imaging

Volume imaging

Confocal microscopy

Superresolution

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 3rd semester of

the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

45h (lectures, exercises)

15h solving of physical problems

15h exam preparation

total work load: 120h

English

basic geometrical and physical optics


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Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester (90 min duration)

blackboard and electronic presentations

list of literature will be given in the lecture


Seite 103 von 146

1. Semester; “Advanced lens design”

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ASP_MP_S3.xx

Advanced lens design

Prof. Dr. Herbert GROSS

This cource covers the advanced principles of the development of optical

systems.

Paraxial imaging and basic properties of optical systems

Initial systems and structural modifications

Chromatical correction

Aspheres and freeform surfaces

Optimization strategy and constraints

Special correction features and methods

Tolerancing and adjustment

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 3nd semester

of the Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

45h (lectures, exercises)

15h solving of physical problems

15h exam preparation

total work load: 120h

English

basic aberration theory and optical design methods, lecture 'Optical design

with Zemax'


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Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester (90 min duration)

blackboard and electronic presentations, practical exercises with Zemax,

computer based demonstrations, computer lab

list of literature will be given in the lecture


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2. Semester; Beugungstheorie elektromagnetischer Wellen

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Häufigkeit des Angebots

(Zyklus)

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Beugungstheorie elektromagnetischer Wellen

Prof. A. Szameit

Prof. A. Szameit / T. Eichelkraut

Deutsch (bei Bedarf auch in Englisch)

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

2- jährig im Sommersemester (2012, 2014, 2016)

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15 (empfohlen)

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30 bzw. 90

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Lösen von Übungsaufgaben: 45 (empfohlen)

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Physikalische Optik oder theoretische Optik, Elektrodynamik

Lernziele: skalare Beugungstheorie, Feldpropagation in verschiedenen

Formalismen, Gittertheorie

Kapitel 1: Die Maxwellschen Gleichungen, Kapitel 2: skalare Beugung,

Kapitel 3: Feldpropagation, Kapitel 4: Rigorose Gittertheorie

In der Vorlesung wird erhöhter Wert auf analytisch strenge Herleitungen

gelegt.

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen

Bestandene Abschlussprüfung (Klausur oder Kolloquium; Nachprüfungen:

Nachklausur oder Kolloquium)

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

Born/Wolf – Principles of Optics


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2. Semester; Optik in Wellenleiterarrays

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Optik in Wellenleiterarrays

Prof. A. Szameit

Prof. A. Szameit / T. Eichelkraut

Deutsch (bei Bedarf auch in Englisch)

Wahlmodul für den Studiengang Physik mit dem Abschluss Master

of Science

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) 2- jährig im Sommersemester (2013, 2015, 2017)

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15 (empfohlen)

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30 bzw. 90

Lösen von Übungsaufgaben: 45 (empfohlen)

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Physikalische Optik oder theoretische Optik, Elektrodynamik

Lernziele: Lichtpropagation in gekoppelten Wellenleitersystemen,

Mechanismen zur Selbstabbildung, Emulation der relativistischen

Diracgleichung mittels klassischer optischer Systeme, nichthermitische

PT-symmetrische Systeme

Kapitel 1: Die diskrete Schrödingergleichung, Kapitel 2: optische

Emulation festkörperphysikalischer Lokalisierungsprozesse, Kapitel

3: optische Emulation der relativistischen Quantenmechanik,

Kapitel 4: PT-symmetrische Systeme

Kapitel 5: Defekte und Grenzflächen in Wellenleiterarrays

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen

Bestandene Abschlussprüfung (Klausur oder Kolloquium; Nachprüfungen:

Nachklausur oder Kolloquium)

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

Born/Wolf – Principles of Optics


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1. Semester; Physical optics simulations with VirtualLab

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.7

Physical optics simulations with VirtualLab

Prof. Dr. Frank WYROWSKI

The inclusion of physical optics effects gains momentum in optical modeling

and design. That has led to the concept of tracing electromagnetic fields

through optical systems. In this lecture/exercise various modeling situations are

presented by brief theoretical explanations and practical hands-on exercises.

To this end the course will be given in a room of the FSU multimedia centre so

that all participants have their own PC to experience personal training in the use

of the field tracing software VirtualLab.

Theory and simulation examples to be considered in the course are taken

from various topics including: Electromagnetic field representation, Fourier

transformation and sampling, Fourier optics, polarization, diffraction and

interference, scattering, spatial and temporal coherence, imaging and

focusing, micro-lens arrays, stratified media, gratings, diffractive optics and

holography, ultrashort pulses, laser resonators

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module Specialization

I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2nd semester of the

Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

45h (lectures, exercises)

15h solving of problems, self-study of software in PC Pool

15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

Blackboard, projector, PCs, PowerPoint, VirtualLab, MATLAB

The Fast Fourier Transform and its Applications by E. Oran Brigham, Prentice

Hall

Introduction to Fourier Optics by J. Goodman

Fundamentals of Photonics by B.E.A. Saleh and M.C. Teich


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1. Semester; Physics of ultrafast optical discharge and filamentation

Modulnummer:

Modulbezeichnung :

Modulverantwortliche(r)

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen:

Physics of ultrafast optical discharge and filamentation

Prof. Dr. Christian Spielmann

Prof. Dr. Christian Spielmann

Dr. Daniil Kartashov

Englisch

Wahlmodul in MSc Physik im Schwerpunkt Optik sowie in

MSc Photonics

Jährlich im Wintersemester

1 Semester

Vorlesung 2 SWS, Seminar 1 SWS:

Häufigkeit des Angebots (Zyklus):

Dauer des Moduls:

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Seminar: 15

Selbststudium: Nacharbeit: 45

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele/Kompetenzen:

Inhalte:

Voraussetzung für die Zulassung zur

Modulprüfung

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsformen):

Medienformen:

Empfohlene Literatur:

Kenntnisse auf dem Gebiet der Optik, Atomphysik,

Laserphysik

- Vermittlung von Methoden der Licht-Materiewechselwirkung

- Vermittlung von Wissen über Auslegung und Interpretation

eines Experiments zur Filamentation

- Befähigung zum selbstständigen Lösen

spektroskopischer Fragestellungen

Physics of Photoionization

Optical breakdown

Basics plasma kinetics

LIBS Laser induced breakdown spectroscopy

Physics of filamentation

Applications: LIDAR, lightning discharge, supercontinuum

generation

Regelmäßige Teilnahme am Seminar

Klausur oder mündliche Abschlussprüfung

(Art der Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt

gegeben)

Tafel, schriftl. Begleitmaterial, Overhead-Projektor, Beamer;


Seite 109 von 146

2. Semester; Waveguide theory

Number

ASP_MP_S1.18

Name

Waveguide theory

Coordinator

Prof. Dr. Stefan SKUPIN

Learning objectives The course aims at an introduction to the theory of guided waves

Content

- guided waves in 1D and 2D, basic theory

- mode decomposition, orthogonality

- weakly guiding waveguides

- coupling of waveguides

- pulses in waveguides

Course type

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization 1 according to the student's education objectives

Usability

submodule being part of module Specialization 1 for the study in Photonics in

the 2 nd semester

Frequency of offer summer semester

Duration

1 semester

Work load

lectures: 30 h

exercises: 15 h

self study : 45 h (lectures, exercises)

15 h solving of physical problems

15 h exam preparation

total workload: 120 h

Language

English

Prerequisites

fundamental knowledge on modern optics and condensed matter physics as

usually obtained in the modules Adjustment and Fundamentals 1 as well as

basic knowledge in a computer programming language and computational

physics

Exam prerequisites regular participation in lectures and exercises

Requirements to complete written or oral examination at the end of the semester (will be specified in the

this submodule

lecture)

Used media

blackboard and electronic presentations

Literature

- list of literature will be given during the lecture


2. Semester; Laser Physics

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

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Laser Physics

Prof. A. Tünnermann

Prof. A. Tünnermann / Prof. S. Nolte / Prof. J. Limpert

Sprache:

english

Zuordnung zu den

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (2. Semester)

Studiengängen

im Wahlfach „Optik“

Compulsory submodule in the course of studies MSc Photonics

(2nd semester)

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) summer semester

Dauer des Moduls

1 semester

Lehrform / SWS:

lectures: 4h/week, exercises: 2h/week

Arbeitsaufwand:

lectures: 60h

exercises: 30h

self-study: 150h (lectures, exercises, exam preparation)

- 90h (lectures, exercises)

- 60h oral presentation

total work load: 240h

Leistungspunkte: 8

Voraussetzungen:

successful completion of Bachelor in a related field

Lernziele / Kompetenzen: This course provides an introduction to the basic ideas of laser

physics. The first part presents the fundamental equations and

concepts of laser theory, while the second part is devoted to a

detailed discussion of selected laser applications. The students

are introduced to the different types of lasers including classical

gas or ruby lasers as well as modern high power diode pumped

solid-state concepts and their applications.

Inhalt:

- Introduction to laser physics (stimulated emission, atomic rate

equations, laser pumping and population inversion)

- Optical beams and laser resonators

- Laser dynamics

- Q-switching

- Mode locking

- Wavelength tuning and single frequency operation

- Laser systems

- Selected industrial and scientific applications

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

regular participation in lectures and exercises

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

oral representation and written examination at the end of the semester

Blackboard, overhead projector, computer based demonstrations,

written supplementary material

- A. Siegman, Lasers

- W. Koechner, Solid-State Laser Engineering

- W. Demtröder, Laser Spectroscopy

- D. Bäuerle, Laser Processing and Chemistry

- H.-G. Rubahn, Laser Applications in Surface Science and Technology


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2. Semester; Computational photonics

Number

ASP_MP_S1.4

Name

Computational photonics

Coordinator

Prof. Dr. Thomas PERTSCH and Prof. Dr. Carsten ROCKSTUHL

Learning objectives The course aims at an introduction to various techniques used for computer

based optical simulation. Therefore the student should learn how to solve

Maxwell’s equations in homogenous and inhomogeneous media on different

levels of approximation. The course concentrates predominantly on teaching

numerical techniques that are useful in the field of micro- and nanooptics.

Content

- Introduction to the problem - Maxwell’s equations and the wave equation

- Free space propagation techniques

- Beam propagation methods applied to problems in integrated optics

- Mode expansion techniques applied to stratified media

- Mode expansion techniques applied to spherical and cylindrical objects

- Multiple multipole technique

- Boundary integral method

- Finite-Difference Time-Domain method

- Finite Element Method

- Computation of the dispersion relation (band structure) of periodic media

- Mode expansion techniques applied to gratings

- Other grating techniques

- Contemporary problems in computational photonics

Course type

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization 1 according to the student's education objectives

Usability

submodule being part of module Specialization 1 for the study in Photonics in

the 2 nd semester

Frequency of offer summer semester

Duration

1 semester

Work load lectures: 30 h

exercises: 15 h

self study : 45 h (lectures, exercises)

15 h computer-based solving of physical

problems

15 h exam preparation

total workload: 120 h

Language

English

Prerequisites

fundamental knowledge on modern optics and condensed matter physics as

usually obtained in the modules Adjustment and Fundamentals 1 as well as

basic knowledge in a computer programming language and computational

physics

Exam prerequisites regular participation in lectures and exercises

Requirements to complete written examination at the end of the semester (90 min duration)

this submodule

Used media

blackboard and electronic presentations, computer based demonstrations,

computer labs, written supplementary material

Literature

- A. Taflove and S.C. Hagness, Computational Electrodynamics

- list of selected journal publications given during the lecture


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2. Semester; Quantum Optics

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

ASP_MP_S2.10

Quantum Optics

Prof. Dr. Holger Gies

Professoren der theoretischen Physik

English

Module which can be elected according to the students education

objectives

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

Arbeitsaufwand: Lectures: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen):

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Exercises: 15

Self-study:

1 SWS

75 (lectures+ exercises)

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Basics of electrodynamics, quantum mechanics, optics

Acquiring knowledge about the concepts and methods to describe

the quantized radiation field and the interaction of radiation and

matter.

Quantum properties of light

Quantization of the electromagnetic field

Light-matter interactions

Regular participation in lectures and exercises

Written or oral examination at the end of the semester (will be

specified in the lecture)

Black board, electronic presentations

M. Fox, Quantum Optics: An Introduction,

M. Lewenstein, A. Sanpera, M. Pospiech, Quantum Optics, an

Introduction, Lecture Notes , U. Hannover, 2006

D. D. Craig, T. T. Thirunamachandran, Molecular Quantum Electrodynamics

P. Meystre, M. Sargent, Elements of Quantum Optics,

D.-G. Welsch, Quantenoptik, Vorlesungsskript (in German).


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2. Semester; “Biomedical Imaging – Non-Ionizing Radiation”

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

Biomedical Imaging – Non-Ionizing Radiation

Prof. Dr. J. R. Reichenbach / Prof. Dr. E. Förster

The course introduces physical principles, properties and technical concepts

of imaging systems as they are applied today in medicine and physics. The

focus is laid on the use and application of non-ionizing radiation, as utilized,

e.g., with magnetic resonance imaging or ultrasound imaging. Applications

and current developments will be presented. After active participation the

students should demonstrate a critical understanding of the theoretical basis

and technologies of these imaging systems and have acquired an appreciation

of instrumentation and practical issues with different imaging systems.

The course is independent of the course “Biomedical imaging – Ionizing

Radiation” offered in the 1st semester.

- Introduction to imaging systems

- Physical principles behind the design of selected biomedical imaging

systems, including magnetic resonance imaging, ultrasound imaging

- Technological aspects of each modality

- Importance of each modality concerning physical, biological and clinical

applications

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Submodule which can be elected out of a list of offered submodules according

to the students’ education objectives

Freely combinable with other modules

Summer semester

1 semester

Lectures and lab tours: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

− 45h (lectures, exercises)

− 15h solving of physical problems

− 15h exam preparation

total work load: 120h

English or German (depending on the participants)

None, participation in the Module Biomedical Imaging I is recommended, but

not necessary or conditional

regular participation in lectures and active participation in exercises

written or oral examination at the end of the semester (will be specified at

the beginning of the lecture)

electronic presentations, computer based demonstrations, blackboard

- A. Oppelt. Imaging Systems for Medical Diagnostics: Fundamentals,

Technical Solutions and Applications for Systems Applying Ionizing

Radiation, Nuclear Magnetic Resonance and Ultrasound, Publicis, 2nd

edition, 2006

- P. Suetens. Fundamentals of Medical Imaging, Cambridge University

Press; 2nd edition, 2009

- W.R. Hendee, E.R. Ritenour. Medical Imaging Physics, Wiley-Liss, 4th

edition, 2002


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2. Semester; Strong-field and Attosecond Laser Physics

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Strong-field and Attosecond Laser Physics

G. G. Paulus

Englisch

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik (Wahlfach „Optik“)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Photonics

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundvorlesungen Physik

Vermittlung von Kenntnissen zu den Grundlagen der Starkfeld-

Laserphysik und der darauf aufbauenden Attosekunden-

Laserphysik.

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Behandlung von

Fragestellungen dieser Felder.

charakteristische Größen in der Starkfeld-Laserphysik

charakteristische Effekte

theoretische Beschreibung der Elektronendynamik

die Rückstreuung als fundamentaler Prozess in der Starkfeld- und

Attosekunden-Laserphysik

Erzeugung von Attosekunden-Pulsen

Messung von Attosekunden-Pulsen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfungen wird

zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Review-Artikel

Z. Chang: Fundamentals of Attosecond Optics


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2. Semester; Oberseminar Optik

Modulnummer

Modulbezeichnung

Modulverantwortliche(r):

Art des Moduls (Pflicht-, Wahlpflicht-

oder Wahlmodul)

Sprache:

Oberseminar Optik

Prof. Dr. C. Spielmann

Wahlpflichtmodul

Deutsch oder Englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 2. Semester

Lehrform(en) / SWS:

Dauer des Moduls:

Seminar: 2 SWS

1 Semester

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Seminar: 30

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen für die Zulassung

zum Modul

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Selbststudium: Vorarbeit: 90

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Breites Spektrum von Spezialkenntnissen auf dem Gebiet der Optik

- Selbständiges Einarbeiten in ein Spezialgebiet

- Selbständiges Auffinden und Auswerten wiss. Literatur

- Präsentation wissenschaftlicher Sachverhalte

- Vertiefung der Kenntnisse auf modernen Gebieten der Optik

- Systematische Erarbeitung von Spezialkenntnissen auf dem Gebiet

der modernen Optikforschung

- Präsentation und Diskussion aktueller optischer Forschungsgebiete

Voraussetzung für die Zulassung Regelmäßige Teilnahme am Seminar; Detaillierte Festlegungen

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

werden zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

2 Vorträge, deren Bewertung zu gleichen Teilen in die Modulnote

eingeht

Beamer, Overheadprojektor, Tafel, Internet

Spezialliteratur des jeweiligen Fachgebietes (vorwiegend Fachzeitschriften

in englischer Sprache)


2. Semester; Physics of free-electron lasers

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

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Physics of free-electron lasers

E. Förster, G. G. Paulus, U. Zastrau

Englisch

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Physik (Wahlfach „Optik“)

Wahlpflichtkurs für den Studiengang MA Photonics

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Grundvorlesungen Physik

Vermittlung von Kenntnissen zu den Grundlagen, der Instrumentierung

und den Anwendungen von FELs.

Entwicklung von Fähigkeiten zur selbständigen Behandlung von

Fragestellungen der Röntgenphysik bei höchsten Intensitäten

Physikalische Grundlagen von Freie-Elektronen Laser

Instrumentierung

Anwendungen

aktive Teilnahme an den Übungen; Detaillierte Festlegungen werden

zu Semesterbeginn bekannt gegeben.

Schriftliche und/oder mündliche Prüfungen (Art der Prüfungen wird

zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Kreidetafel, Overheadprojektor, Aushändigung von Illustrationsmaterial,

ggf. Computerdemonstrationen

Zum Beispiel: Schmüser et al.: Ultra-violet and Soft X-ray Free-

Electron Lasers


2. Semester; Optical modeling and design I

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Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.9

Optical modeling and design I

Prof. Dr. Frank WYROWSKI

In the second part of the lecture series on optical modeling and design techniques

to propagate harmonic fields through optical components are presented.

Together with the free-space propagation techniques (see part I) the

students are enabled to trace harmonic fields through optical systems. In

particular systems which combine classical components like lenses and

prisms with micro-structured components like diffusers can be modeled by

the presented techniques.

- Modeling harmonic field propagation through plane interfaces and linear

gratings

- Modeling field propagation through layered media

- Approximations for fields with small divergence (paraxial and parabasal)

- Thin element approximation

- Vectorial harmonic field propagation by geometrical optics

- Concept of boundary operators

- Vectorial modeling of focusing laser beams

- Microscopy

- Modeling and design of laser beam shaping systems

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Wahlfach Optik in the 2 nd semester of

the Master of Physics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

Blackboard, projector, PC Pool, PowerPoint, VirtualLab

- E. Hecht and A. Zajac, Optics

- M. Born and E. Wolf, Principles of Optics

- L. Novotny and B. Hecht, Principles of Nano-Optics


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2. Semester; Holography

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Holography

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. R. Kowarschik

Dozent(in):

Prof. Dr. R. Kowarschik

Sprache:

englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Wahlmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach „Optik“

im 2. Semester

Häufigkeit des Angebots (Zyklus) Sommersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS

Seminar: 1 SWS

Arbeitsaufwand:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Seminar: 15 (empfohlen)

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Seminar): 45

Lösen von Problemstellungen::15 (empfohlen)

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Module Elektrodynamik und Grundkonzepte der Optik empfohlen

Lernziele / Kompetenzen: - Vermittlung der grundlegenden Begriffe, Phänomene, Methoden

und Anwendungen der Holographie;

- Entwicklung von Fähigkeiten zum selbständigen Lösen von

Problemen und Aufgaben aus diesem Gebiet;

Inhalt:

- Holographische Aufnahme und Rekonstruktion

- Eigenschaften holographischer Abbildungen

- Hologrammtypen und Speichermedien

- Digitale Holographie

- Anwendungen (Informationsspeicherung und –verarbeitung,

Displays, Messtechnik)

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

Aktive Teilnahme an den Seminaren (empfohlen)

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Schriftliche oder mündliche Prüfung (wird zu Vorlesungsbeginn

bekannt gegeben)

Medienunterstützte Vorlesung z. T. mit Experimenten

Lauterborn et al., Kohärente Optik, Bergmann/Schäfer, Optik,

Hecht, Optik, Ackermann/Eichler, Holography, Caulfield, Handbook

of Holography


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2. Semester; Applied laser technology I (Laser as a probe)

Submodule number

Submodule name

Submodule coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

ASP_MP_S1.1

Applied laser technology I –Laser as a probe

Prof. Dr. Herbert STAFAST and Dr. Wolfgang PAA

In a selected number of topics out of the broad field of laser applications, the

students should acquire knowledge in laser diagnostics (remote and microscopic,

cw and ultrafast), spectroscopy, metrology, and sensing.

Applied Laser Technology using the laser as a probe for diagnostics (remote

and microscopic, cw and ultrafast), spectroscopy, metrology, and sensing

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in module

Specialization I according to the student's education objectives

submodule being part of module Specialization I in the 2 nd semester of the

Master of Photonics program

summer semester

1 semester

Work load lectures: 30 h

exercises/seminars: 15 h

self study : 75 h

- 45 h (lectures, exercises)

- 15 h solving of physical problems

- 15 h exam preparation

total workload: 120 h

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirement to complete

this submodule

Used media

Literature

English

Basic knowledge of lasers and general physics

Successful participation in exercises/seminars

Successful completion of exercises /Seminar and exam (written or oral)

Media supports lectures and exercises/seminar

Laser Spectroscopy, W. Demtröder, Springer


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2. Semester; Angewandte Lasertechniken – Laser als Sonde

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Angewandte Lasertechniken – Laser als Sonde

Prof. H. Stafast

Prof. H. Stafast / Dr. W. Paa

Deutsch (bei Bedarf auch in Englisch)

Physikalisches Wahlfach für

2. Semester Studiengang Physik „Master of Science“

Vorlesung: 2 SWS

Übung: 1 SWS (2 Std zwei-wöchentlich)

Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Übung: 15 (empfohlen)

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30 bzw. 90

Lösen von Übungsaufgaben: 45 (empfohlen)

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Grundlagen der Laserphysik und allgemeine Physik

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls verfügt der Studierende

über vertiefte Kenntnisse auf nachfolgenden Gebieten:

Diagnostik, Spektroskopie, Metrologie und optische Sensorik

Ausgewählte Laseranwendungen:

Der Laser als Sonde: Diagnostik (kontaktfrei. große Distanz und

mikroskopisch, kontinuierlich und ultraschnell), Messtechnik,

Spektroskopie, Sensorik

Erfolgreiche Teilnahme an Übungen bzw. Seminarvortrag (empfohlen)

Bestandene Abschlussprüfung (Klausur oder Kolloquium; Nachprüfungen:

Nachklausur oder Kolloquium)

Medienunterstützte Vorlesungen und Seminare mit Übungen

Laser Spectroscopy, W. Demtröder, Springer

Molekülphysik und Quantenchemie, H. Haken u H. C. Wolf,

Springer


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2. Semester; Optoelectronics

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.11

Optoelectronics

Prof. Dr. Frank SCHMIDL

In this course the student will learn the fundamentals of semiconductor optical

devices such as photodiodes, solar cells, LEDs, laser diodes and semiconductor

optical amplifiers.

- Waveguides

- Semiconductors

- Photodiodes

- Light emitting diodes

- Semiconductor optical amplifier

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2 nd semester of

the Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving pf physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

blackboard and electronic presentations

- list of selected publications given during the lecture


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2. Semester; XUV Optics

Modulnummer: 71339 + 71340

Modulbezeichnung :

XUV Optics

Modulverantwortliche(r)

Prof. Dr. Christian Spielmann

Dozent(in):

Prof. Dr. Christian Spielmann

Sprache:

englisch

Zuordnung zu den Studiengängen: Master Physik , Master Photonics

Häufigkeit des Angebots (Zyklus): Jährlich im Sommersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung 2 SWS, Seminar 1 SWS:

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Seminar: 15

Selbststudium: Nacharbeit: 45

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

Kenntnisse auf dem Gebiet der Optik, Atomphysik, Laserphysik

Lernziele/Kompetenzen:

- Vermittlung der grundlegenden optischen Eigenschaften

von kurzwelliger Strahlung

- Vermittlung von Wissen über Auslegung röntgenoptischer

Komponenten

- Befähigung zum selbstständigen Lösen röntgenoptischer

Fragestellungen

Inhalte:

1. Eigenschaften von Röntgenstrahlung

2. Wechselwirkung Röntgenstrahlung Materie

3. Synchrotron und Freie Elektronen Laser

4. Lasergenerierte Röntgenstrahlung

5. Bauelemente der Röntgenoptik

6. Anwendungen von Röntgenstrahlung

Voraussetzung für die Zulassung zur

Modulprüfung

Voraussetzung für die Vergabe von Leistungspunkten

(Prüfungsformen):

Medienformen:

Empfohlene Literatur:

Teilnahme an Seminar

Klausur oder mündliche Abschlussprüfung

(Art der Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, schriftl. Begleitmaterial, Overhead-Projektor, Beamer;

D. Attwood Soft x-rays and extreme ultraviolet radiation


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2. Semester; Moderne Methoden der Spektroskopie

Modulnummer: 71342 + 71344

Modulbezeichnung :

Moderne Methoden der Spektroskopie

Modulverantwortliche(r)

Prof. Dr. Christian Spielmann

Dozent(in):

Prof. Dr. Christian Spielmann

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Master Physik

Häufigkeit des Angebots (Zyklus): Jährlich im Sommersemester

Dauer des Moduls:

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung 2 SWS, Seminar 1 SWS:

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30

Seminar: 15

Selbststudium: Nacharbeit: 45

Prüfungsvorbereitung: 30

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte (ECTS credits): 4

Voraussetzungen:

Kenntnisse auf dem Gebiet der Optik, Atomphysik, Laserphysik

Lernziele/Kompetenzen:

- Vermittlung vom Methoden der Spektroskopie basierend

auf neuen Entwicklungen in der Optik

- Vermittlung von Wissen über Auslegung eines spektroskopischen

Experiments

- Befähigung zum selbstständigen Lösen spektroskopischer

Fragestellungen

Inhalte:

1. Grundlagen Licht-Materiewechselwirkung

2. Experimentelle Hilfsmittel der Spektroskopie

3. Laserspektroskopie

4. Zeitaufgelöste Spektroskopie

5. Laserkühlung

6. THz- und Röntgenspektroskopie

7. Photoelektronspektroskopie

8. Anwendungen von Laserspektroskopie in Physik, Chemie,

Medizin

Voraussetzung für die Zulassung zur

Modulprüfung

Voraussetzung für die Vergabe von Leistungspunkten

(Prüfungsformen):

Medienformen:

Empfohlene Literatur:

Teilnahme an Seminar

Klausur oder mündliche Abschlussprüfung

(Art der Prüfung wird zu Beginn des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, schriftl. Begleitmaterial, Overhead-Projektor, Beamer;


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2. Semester; Micro/nanotechnology

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration of submodule

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.11

Micro/nanotechnology

PD Dr. Uwe ZEITNER

In this course the student will learn about the fundamental fabrication technologies

which are used in microoptics and nanooptics. This includes an

overview of the physical principles of the different lithography techniques,

thin film coating and etching technologies. After successful completion of the

course the students should have a good overview and understanding of the

common technologies used for the fabrication of optical micro- and nanostructures.

They know their capabilities and limitations.

The course will cover an introduction into the following topics:

- demands of micro- and nano-optics on fabrication technology

- basic optical effects of micro- and nano-structures and their description

- typical structure geometries in micro- and nano-optics

- coating technologies

- lithography (photo-, laser-, electron-beam) and its basic physical

principles

- sputtering and dry etching

- special technologies (melting, reflow, …)

- applications and examples

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in the module

Specialization I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2 nd semester of

the Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written or oral examination at the end of the semester (will be specified during

the lecture)

blackboard and electronic presentations

will be announced during lectures


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2. Semester; Introduction to nanooptics

Number

ASP_MP_S1.10

Name

Introduction to nanooptics

Coordinator

Prof. Dr. Thomas PERTSCH

Learning objectives The course aims at an introduction to the broad research field of nanooptics

using an approach which is oriented on experiments. The students will learn

about different concepts which are applied to control light at subwavelength

spatial dimensions. Furthermore they will learn how light and nanostructures

can be used to investigate physical phenomena with a spatial resolution not

accessible with standard far field approaches to microscopy. After successful

completion of the course the students should be capable of understanding

present problems of the research field and should be able to solve basic

problems using advanced literature.

Content

The course will cover a basic introduction to the following topics:

- Surface-plasmon-polaritons

- Plasmonics

- Technologies of nanooptics

- Scanning nearfield optical microscopy

- Photonic Nanomaterials / metamaterials

- Optical nanoemitters

Course type

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

ECTS credits 4

Category

submodule which can be elected out of the list of offered submodules in

module Specialization 1 according to the student's education objectives

Usability

submodule being part of module Specialization 1 for the study in Photonics in

the 2 nd semester

Frequency of offer summer semester

Duration

1 semester

Work load lectures: 30 h

exercises: 15 h

self study : 45 h (lectures, exercises)

15 h solving of physical problems

15 h exam preparation

total workload: 120 h

Language

English

Prerequisites

fundamental knowledge on modern optics and condensed matter physics as

usually obtained in the modules Adjustment and Fundamentals

Exam prerequisites regular participation in lectures and exercises

Requirements to complete written examination at the end of the semester (90 min duration)

this submodule

Used media

blackboard and electronic presentations

Literature - P. Prasad, Nanophotonics, Wiley 2004

- L. Novotny and B. Hecht, Principles of Nano-Optics, Cambridge 2006

- list of selected journal publications given during the lecture


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2. Semester; Image processing

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

ASP_MP_S1.9

Image processing

Prof. Dr. Joachim DENZLER

The course covers the fundamentals of digital image processing. Based on

this the students should be able to identify standard problems in image processing

to develop individual solutions for given problems and to implement

image processing algorithms for use in the experimental fields of modern

optics.

- Digital image fundamentals (Image Sensing and Acquisition, Image

Sampling and Quantization)

- Image Enhancement in the Spatial Domain (Basic Gray Level

Transformations, Histogram Processing, Spatial Filtering)

- Image Enhancement in the Frequency Domain (Introduction to the Fourier-

Transform and the Frequency Domain, Frequency Domain Filtering,

Homomorphic Filtering)

- Image Restoration (Noise Models, Inverse Filtering, Geometric Distortion)

- Color Image Processing Image Segmentation (Detection of

Discontinuities, Edge Linking and Boundary Detection, Thresholding,

Region-Based Segmentation)

- Representation and Description Applications

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Specialization I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2 nd semester of

the Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written or oral examination at the end of the semester

Blackboard and electronic presentations

Literature - Gonzalez, Woods, Digital Image Processing, Prentice Hall, 2001


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2. Semester; Design and correction of optical systems

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.5

Design and correction of optical systems

Prof. Dr. Herbert GROSS

This course covers the fundamental principles of classical optical system

design, the performance assessment and the correction of aberrations. In

combination of geometrical optics and physical theory the students will learn

the basics to understand optical systems, which can be important for experimental

work.

- Basic technical optics

- Paraxial optics

- Imaging systems

- Aberrations

- Performance evaluation of optical systems

- Correction of optical systems

- Optical system classification

- Special system considerations

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Specialization I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2 nd semester of

the Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparations

total work load: 120h

English

basic geometrical and physical optics

regular participation in lectures and exercises

Written examination at the end of the semester

electronic presentations

- list of literature will be given during the lecture


2. Semester; Coherence theory and applications

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Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

this submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S1.3

Coherence theory and applications

Prof. Dr. Richard KOWARSCHIK

In this course the students should learn how to understand and describe the

coherence properties of classical optical fields and which information can be

drawn from the measurement of coherence parameters.

- Temporal and spatial coherence

- Complex representation of polychromatic fields

- Coherence function; degree of coherence

- Propagation of the coherence function

- Intensity correlation

- Fourier spectroscopy

- Transfer functions of coherent and incoherent systems

- Resolution criteria

- Wigner function

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules of module

Specialization I according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization I in the 2 nd semester of

the Master of Photonics program

summer semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written examination at the end of the semester

blackboard, overhead projector, computer based demonstrations, written

supplementary material

Born/Wolf, Principles of Optics


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2. Semester; Ultrafast optics

Modulnummer 128.3407

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Ultrafast optics

Prof. S. Nolte

Prof. S. Nolte

Sprache:

english

Zuordnung zu den Studiengängen

im Wahlfach „Optik“

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (3. Semester)

Physikalisches Wahlpflichtfach im modularisierten Studiengang

Physik-Diplom / Techn. Physik (9. Semester)

Elective submodule in the course of studies MSc Photonics

(3 rd semester)

Häufigkeit des Angebots: winter semester

Dauer des Moduls

1 semester

Lehrform / SWS:

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Arbeitsaufwand:

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparation

total work load: 120h

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen

The students should have a basic understanding of laser physics

and modern optics.

Lernziele / Kompetenzen: The aim of this course is to provide a detailed understanding of

ultrashort laser pulses, their mathematical description as well as

their application. The students will learn how to generate, characterize

and use ultrashort laser pulses. Special topics will be covered

during the seminars.

Inhalt:

- Introduction to ultrafast optics

- Fundamentals

- Ultrashort pulse generation

- Amplification of ultrashort pulses

- Measurement of ultrashort pulses

- Applications

- Generation of attosecond pulses

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

regular participation in lectures and seminars

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe written examination at the end of the semester

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

blackboard and overhead transparencies

Literatur:

- A. Weiner, Ultrafast Optics

- Diels/Rudolph, Ultrashort Laser Pulse Phenomena

- C. Rulliere, Femtosecond laser pulses

- W. Koechner, Solid-state Laser engineering

- A. Siegman, Lasers


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2. Semester; Kohärenzoptik und optische Informationsverarbeitung

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zum Curriculum

Lehrform / SWS:

Kohärenzoptik und optische Informationsverarbeitung

Prof. Dr. R. Kowarschik, Prof. Dr. H. Bartelt

Prof. Dr. R. Kowarschik, Prof. Dr. H. Bartelt

deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Präsenzstunden: Vorlesung: 30 h

Selbststudium:

Nacharbeit der Vorlesung: 60 h

Prüfungsvorbereitung: 30 h

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden h

Vermittlung von grundlegenden Begriffen und Konzepten der

klassischen Beschreibung der Kohärenz

Vermittlung von Kenntnissen über den Einfluß der Kohärenz auf

die Eigenschaften optischer Systeme

Vermittlung von Kenntnissen über Grundprinzipien der optischen

Informationsverarbeitung

Räumliche und zeitliche Kohärenz, Komplexe Darstellung optischer

Felder, Kohärenzfunktion, Messung der Kohärenzfunktion,

Intensitätskorrelation

Partielle Kohärenz in optischen Systemen

Optische Übertragungsfunktionen

Auflösungsvermögen optischer Systeme

Optische Filterung

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung (Art der Prüfung wird zu Beginn

des Moduls bekannt gegeben)

Medienunterstützte Vorlesung mit Demonstrationsexperimenten

und mit Übungen oder Seminar

Lehrbücher der Optik von Born/Wolf, Hecht, Klein/Furtak


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2. Semester; Faseroptik

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulbezeichnung (engl.):

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Arbeitsaufwand:

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Faseroptik

Fiber Optics

Prof. Dr. H. Bartelt

Prof. Dr. H. Bartelt

deutsch

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MA Physik im Wahlfach

„Optik“ im 4. Semester

Vorlesung: 2 SWS

Übung:

1 SWS

Präsenzstunden:

Selbststudium:

Vorlesung: 30

Übung: 15

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 45

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

- Vermittlung des Aufbaus und der grundlegenden Eigenschaften

optischer Fasern

- Kenntnisse zu unterschiedlichen Fasertypen und deren

Anwendungen (Telekommunikation und Sensorik)

- Befähigung zum selbstständigen Arbeiten mit optischen Fasern

Optische Fasern

Strahlenoptische Beschreibung

Wellenoptische Beschreibung

Eigenschaften, Herstellung und Charakterisierung

Spezielle Faserkomponenten

Optische Telekommunikation

Optische Fasersensorik

Regelmäßige Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Übungsaufgaben;

Detaillierte Festlegungen werden zu Semesterbeginn

bekannt gegeben.

Klausur oder mündliche Prüfung (Art der Prüfung wird zu Beginn

des Moduls bekannt gegeben)

Tafel, schriftl. Begleitmaterial, Overhead-Projektor, Beamer

Fachbücher zu optischen Fasern und deren Anwendungen Snyder/Love,

Okamoto, Harrington, Agrawal, Culshaw/Dakin


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2. Semester; Photonic Materials – Basics and Applications

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Photonic Materials – Basics and Applications

Prof. Dr. Markus A. Schmidt

Prof. Dr. Markus A. Schmidt

Sprache:

english

Zuordnung zu den Studiengängen

im Wahlfach „Optik“

Wahlpflichtmodul für den Studiengang MSc Physik (1./2. Semester)

Elective submodule in the course of studies MSc Photonics

(3 rd semester)

Häufigkeit des Angebots: summer semester only

Dauer des Moduls

1 semester

Lehrform / SWS:

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

Arbeitsaufwand:

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 15h solving of physical problems

- 15h exam preparations

total work load: 120h

Leistungspunkte: 4

Voraussetzungen

None

Lernziele / Kompetenzen: The aim of this course is to present a comprehensive overview about

the materials used in photonics. After an introduction to important parameters

and physical principles, all material classes are discussed

separately in a single chapter. Each chapter will reveal the basic optical

properties of the material and its major application area in photonics

(e.g. silica glass – optical fibers). This lecture will provide the students

a base for many of their 3rd semester courses.

Inhalt:

1. interaction of light and matter

2. most important material properties in photonics

3. dielectric crystals and glasses

4. polymers

5. semiconductors

6. metals

7. (this topic will be democratically chosen by the participating students

after half of the module).

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

regular participation in lectures and exercises

The form of the exam will be announced at the beginning of the semester.

Either written examination at the end of the semester (90 min

duration) or oral exam (15-20 min).

Medienformen:

Literatur: J. D. Jackson Electrodynamics

blackboard, beamer, overhead projector, written supplementary material

A. Yariv Optical Electronics in Modern Communications

Born/Wolf Principles of Optics

- Diels/Rudolph, Ultrashort Laser Pulse Phenomena


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- C. Rulliere, Femtosecond laser pulses

- W. Koechner, Solid-state Laser engineering

- A. Siegman, Lasers


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Laser-Tissue Interaction and application of lasers in ophthalmology and medicine

Number

Name

Coordinator

Learning objectives

Content

Course type

ECTS credits 4

Category

Usability

Frequency of offer

Duration

Work load

Language

Prerequisites

Exam prerequisites

Requirements to complete

submodule

Used media

Literature

ASP_MP_S2.15

Laser-Tissue Interaction and application of lasers in ophthalmology and

medicine

Prof. Dr. Alexander HEISTERKAMP

The students will be introduced to the basic mechanisms of laser-tissue

interaction on the different time scales and laser intensities. The introduction

of the different technologies will be accompanied by their application within

different fields of clinical medicine, especially ophthalmology.

Laser systems for the application in medicine

Beam guiding systems and optical medical devices

Optical properties of tissue

Thermal properties of tissue

Photochemical interaction

Vaporisation/coagulation

Photoablation

Photodisruption, nonlinear optics

Laser-based imaging

Clinical applications

Nanophotonics in medicine

lectures: 2h/week

exercises: 1h/week

submodule can be elected out of the list of offered submodules in module

Wahlfach Optik according to the student's education objectives

this submodule is part of the module Specialization II in the 3 rd semester of

the Master of Photonics program and of the module Wahlfach Optik in the

Master of Physics program

winter semester

1 semester

lectures: 30h

exercises: 15h

self-study: 75h

- 45h (lectures, exercises)

- 30h studying and discussing recent publications, solving problems

total work load: 120h

English

none

regular participation in lectures and exercises

written or oral examination, will be decided during semester

Blackboard, electronic slides, movies, pdf of recent publications

- Welch, van Gemert: "Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated

Tissue." Plenum Press;

- Niemz: "Laser-tissue interaction", Springer;

- Berlien: ”Applied Laser Medicine” Springer;

- list of publications given during the lecture.


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Grundlagen und aktuelle Entwicklungen in der Mikroskopie

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen

Lehrform / SWS:

Grundlagen und aktuelle Entwicklungen in der Mikroskopie

Prof. Dr. A. Heisterkamp

Heisterkamp

Deutsch

Master-Studiengang 2. FS

Vorlesung: 2 SWS, Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium:

Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen: empfohlene Vorkenntnisse: Laserphysik, Optik

Lernziele / Kompetenzen: Moderne Mikroskopie-Verfahren, Mikroskopie-Grundlagen, Laser-

Gewebe-Wechselwirkung auf subzellulärer Ebene, Verstehen und Interpretieren

von Originalliteratur

Inhalt:

Voraussetzungen für die

Zulassung zur Modulprüfung

(Prüfungsvorleistun-

Der Standort Jena ist durch das Wirken von Ernst Abbe und Carl Zeiss der

Geburtsort der modernen Mikroskopie. Vor allem die Auflösungsformel von

Ernst Abbe ist in jüngster Zeit Gegenstand aktueller Forschung, verschiedene

Arbeiten und Ansätze zur sogenannten „Super-Resolution Microscopy“ sind

Forschungsfeld zahlreicher Arbeitsgruppen weltweit und erste Verfahren haben

bereits Einzug gehalten in die kommerzielle Umsetzung.

In der Vorlesung soll daher einerseits die historische Entwicklung der Mikroskopie

dargelegt werden, als auch der Weg zu den modernsten Mikroskopie-

Verfahren, basierend auf linearer und nichtlinearer Optik.

Die Vorlesung wird begleitet durch ein Seminar, in dem die entsprechenden

hochrangigen Veröffentlichungen zu dem jeweiligen Thema der Vorlesungsstunde

diskutiert werden.

Neben den physikalischen Grundlagen und Wissen bzgl. der jeweiligen Optik-

Verfahren erwerben die Studierenden dabei spezielle, interdisziplinäre Kenntnisse

auf dem Gebiet der Lasermikroskopie und deren Anwendung in Medizin

und Lebenswissenschaften.

Neben dem reinen Stoff-Vermitteln soll diese Vorlesung das Verstehen und

Interpretieren von Original-Literatur vermitteln. Daher wird für jedes Themenfeld

anhand von aktuellen wissenschaftlichen Veröffentlichungen ein Thema

(oder eine internationale Arbeitsgruppe) beispielhaft dargestellt und das betreffende

Themengebiet in der darauf folgenden Vorlesung vertieft.

Die jeweilige Veröffentlichung wird jeweils eine Woche vor der folgenden

Vorlesung an die Studierenden weitergeleitet und besteht meist aus einer

kurzen Veröffentlichung in den hochrangingen Journals wie „Natur“,

„Science“ o.ä.


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gen)

Voraussetzung für die

Vergabe von Leistungspunkten

(Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Prüfungsleistung: mündliche Prüfung

Basic Methods in Microscopy, Spector, Goldman


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Nichtphysikalisches Wahlfach

Mathematik

1. Semester; Stochastik I für Physiker

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Stochastik I für Physiker: Wahrscheinlichkeitstheorie

PD Dr. Werner Nagel

PD Dr. Werner Nagel

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Wahlmodul als nichtphysikalisches Nebenfach für B.Sc. oder M.Sc.

Physik im Wintersemester,

Voraussetzung für Stochastik II und Stochastik III

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus) Wintersemester

Dauer des Moduls

Lehrform / SWS:

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS, Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Analysis und Lineare Algebra empfohlen

Vermittlung der Grundbegriffe, der Methoden und der

Denkweisen. Entwicklung von Fähigkeiten zur Anwendung von Modellen

der Wahrscheinlichkeitstheorie.

Inhalt:

Wahrscheinlichkeitsraum, bedingte Wahrscheinlichkeit, Unabhängigkeit,

zufällige Variablen und Vektoren, wichtige Familien von

Verteilungen, Transformation von Zufallsgrößen, Erwartungswert

und Varianz, Grenzwertsätze, Simulation von Zufallszahlen.

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Aktive Teilnahme am den Übungen, schriftliche Lösung von

Übungsaufgaben.

Abschlussklausur

Tafel und Kreide

Lehrbücher wie die von Georgii, Krengel, Bosch, Lehn/Wegmann


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1. Semester; Stochastik III für Physiker

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Stochastik III für Physiker: Zufällige Prozesse

PD Dr. Werner Nagel

PD Dr. Werner Nagel

Sprache:

Zuordnung zu den Studiengängen:

Deutsch

Wahlmodul als nichtphysikalisches Nebenfach für B.Sc. oder M.Sc.

Physik im Wintersemester

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus) Wintersemester

Dauer des Moduls

Lehrform / SWS:

1 Semester

Vorlesung: 2 SWS, Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Stochastik I dringend empfohlen

Vermittlung der Grundbegriffe, der Methoden und der

Denkweisen. Entwicklung von Fähigkeiten zur Anwendung von Modellen

für zufällige Prozesse.

Inhalt:

Zufälliger Prozess, endlichdimensionale Verteilungen,

Stationarität, Markovsche Prozesse, Chapman-Kolmogorov-

Gleichung, Fokker-Planck-Gleichung, Poisson-Prozess, Wiener-

Prozess, Ornstein-Uhlenbeck-Prozess

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Aktive Teilnahme am den Übungen, schriftliche Lösung von

Übungsaufgaben.

Abschlussklausur

Tafel und Kreide

Lehrbücher wie die von Georgii, Gardiner, Fisz.


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2. Semester; Stochastik II für Physiker

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Stochastik II für Physiker: Mathematische Statistik

PD Dr. Werner Nagel

Dozent(in):

PD Dr. Werner Nagel

Sprache:

Deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Wahlmodul als nichtphysikalisches Nebenfach für B.Sc. oder

M.Sc. Physik im Sommersemester

Häufigkeit des Angebotes (Zyklus) Sommersemester

Dauer des Moduls

1 Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung: 2 SWS, Übung: 1 SWS

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Übung: 15

Selbststudium: Nacharbeit (Vorlesung, Übung): 30

Lösen von Übungsaufgaben: 30

Prüfungsvorbereitung: 15

Gesamtarbeitsaufwand: 120 Stunden

Leistungspunkte 4

Voraussetzungen:

Stochastik I für Physiker dringend empfohlen

Lernziele / Kompetenzen: Vermittlung der Grundbegriffe, der Methoden und der

Denkweisen. Entwicklung von Fähigkeiten zur Anwendung von

Modellen der Mathematischen Statistik bei der Auswertung von

Stichproben und Messergebnissen.

Inhalt:

Stichproben, statistischer Raum, Punktschätzungen, Konfidenz-

Intervallschätzungen, Tests, Lineare Regression.

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Aktive Teilnahme am den Übungen, schriftliche Lösung von

Übungsaufgaben.

Abschlussklausur

Tafel und Kreide

Lehrbücher wie die von Georgii, Krengel, Bosch, Lehn/Wegmann


Philosophie

1. Semester; Logik und Argumentationslehre

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Modulnummer BA-Phil 1.2

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Logik und Argumentationslehre

Prof. Dr. Gottfried Gabriel

Dozent(in):

Sprache:

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Nichtphysikalisches Wahlfachmodul für den Studiengang MA Physik

im 1. Semester

Lehrform / SWS:

Vorlesung, Übung und Selbststudium

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 45, Seminar: 15

Selbststudium einschließlich Prüfungsvorbereitung: 240

Gesamtarbeitsaufwand: 300 Stunden

Dauer des Moduls:

1 Semester

Leistungspunkte 10

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

keine

Einübung in formales Schließen und Argumentieren. Überblick über

die Möglichkeiten logischer Sprachanalyse im Vergleich mit

rhetorischer und poetischer Sprachanalyse. Studierende erhalten

eine methodische Orientierung über die Stellung ihrer jeweiligen

Fächer in der Landschaft der Wissenschaften. Unterstützt wird so

die kritische Selbstbesinnung der Disziplinen in ihren eigenen

Einführungsveranstaltungen.

Die Studierenden erhalten in der Vorlesung eine Einführung in die

logische Sprachanalyse und in die Prüfung von Argumentationen.

Dabei finden im Vergleich mit den logischen Strukturen auch

rhetorische und poetische Elemente der Sprache wie insbesondere

Metaphern Berücksichtigung.

Bearbeitung von Übungsaufgaben

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Klausur zur Vorlesung (90 Min., unbenotet)

Literatur: G. Gabriel, Einführung in die Logik, IKS, 2. Aufl. Jena 2006


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1. Semester; Bildtheorie und Ästhetik

Modulnummer MA-Phil 1.3

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Bildtheorie und Ästhetik

Prof. Dr. Lambert Wiesing

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Nichtphysikalisches Wahlfachmodul für den Studiengang MA Physik

im 1. Semester, die Teilnehmerzahl in den Seminaren ist begrenzt

Lehrform / SWS:

Zwei Graduiertenseminare oder Vorlesung und Graduiertenseminar

sowie Selbststudium

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Seminar: 30

Dauer des Moduls:

Leistungspunkte 10

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium einschließlich Prüfungsvorbereitung: 240

Gesamtarbeitsaufwand: 300 Stunden

1 Semester

keine

Die Fähigkeit zur eigenständigen Behandlung und Bewertung

bildtheoretischer und ästhetischer Fragestellungen unter

historischen und systematischen Gesichtspunkten, einschließlich

der Kompetenz, deren Relevanz sowohl für die

kulturwissenschaftliche Forschung als auch für die Entwicklung der

modernen Gesellschaft in interdisziplinärer Hinsicht vermitteln zu

können. Das Modul qualifiziert in methodischer und inhaltlicher

Hinsicht, sich eigenständig in wissenschaftliche

Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Bildtheorie und Ästhetik

einarbeiten zu können

Gegenstand des Moduls ist das gesamte Themenspektrum der

Bildtheorie und Ästhetik. Es werden systematische Fragen und

historische Zusammenhänge aus den Bereichen der Philosophie

der Medien besonders des Bildes, Philosophie der Wahrnehmung,

des Schönen und der Kunst behandelt; dies geschieht unter

Berücksichtigung sowohl der aktuellen Forschungsergebnisse wie

auch gegenwärtiger Entwicklungen auf dem Gebiet der Medien

und der Kunst.

Regelmäßige Teilnahme; zusätzlich können vom Dozenten

Referat, Protokoll, Kurzessay o.ä. verlangt werden (wird zu Beginn

des Seminars bekannt gegeben)

Klausur zur Vorlesung oder zu einem der beiden

Graduiertenseminare (90 Min., bewertet mit „bestanden“/„nicht

bestanden“); Abschlussprüfung


2. Semester; Geschichte der Philosophie

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Modulnummer MA-Phil 1.4

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Geschichte der Philosophie

Prof. Dr. Christoph Halbig

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Nichtphysikalisches Wahlfachmodul für den Studiengang MA Physik

im 2. Semester, die Teilnehmerzahl in den Seminaren ist begrenzt

Lehrform / SWS:

Zwei Graduiertenseminare oder Vorlesung und Graduiertenseminar

sowie Selbststudium

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Seminar: 30

Dauer des Moduls:

Leistungspunkte 10

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium einschließlich Prüfungsvorbereitung: 240

Gesamtarbeitsaufwand: 300 Stunden

1 Semester

keine

Exemplarische Vertiefung philosophiegeschichtlicher Kenntnisse;

Sensibilisierung für die geschichtliche Entwicklung und

interdisziplinäre Vernetzung philosophischer Problemlagen im

kulturellen Kontext; Förderung eines reflektierten Bewusstseins für

den historisch-systematischen Zusammenhang philosophischen

Denkens; Befähigung zur eigenständigen Erschliessung

paradigmatischer Texte/Autoren; Ausbildung grundlegender

hermeneutischer Kompetenzen des kritischen Urteilens und

Argumentierens.

Das Modul „Geschichte der Philosophie“ vermittelt einen vertieften

Einblick in eine ausgewählte Epoche und ihre ideen- und

kulturgeschichtlichen Konstellationen. Dabei geht es insbesondere

darum, die disziplinenübergreifende Vernetzung der Problemfelder

aufzuzeigen und deren jeweils zentrale Fragestellungen,

Innovationen und Konfliktpotentiale anhand der Entwürfe

verschiedener Autoren zu analysieren. (Genauere Erläuterungen

finden sich im Veranstaltungskommentar.)

regelmäßige Teilnahme; zusätzlich können vom Dozenten Referat,

Protokoll, Kurzessay o.ä. verlangt werden (wird zu Beginn des

Seminars bekannt gegeben)

Klausur zur Vorlesung oder zu einem der beiden

Graduiertenseminare (90 Min., bewertet mit „bestanden“/„nicht

bestanden“); Hausarbeit (ca. 20 Seiten, benotet) oder Klausur (90

Min, benotet) zum Seminar . Die Bewertung geht zu gleichen

Teilen in die Modulnote ein

s. Veranstaltungskommentar


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2. Semester; Theoretische Philosophie

Modulnummer MA-Phil 1.2

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Theoretische Philosophie

Prof. Dr. Wolfgang Welsch

deutsch

Zuordnung zu den Studiengängen: Nichtphysikalisches Wahlfachmodul für den Studiengang MA Physik

im 2. Semester, jährlich, Winter- oder Sommersemester

Lehrform / SWS:

Zwei Graduiertenseminare oder Vorlesung und Graduiertenseminar

sowie Selbststudium

Arbeitsaufwand: Präsenzstunden: Vorlesung: 30, Seminar: 30

Dauer des Moduls:

Leistungspunkte 10

Voraussetzungen:

Lernziele / Kompetenzen:

Inhalt:

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe von

Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Selbststudium einschließlich Prüfungsvorbereitung: 240

Gesamtarbeitsaufwand: 300 Stunden

1 Semester

keine

Vertiefte Auseinandersetzung mit Themen und Fragestellungen

der theoretischen Philosophie. Befähigung zur eigenständigen

Erschließung klassischer Texte sowie zur Durchdringung

komplexer Fragestellungen, Ausbildung grundlegender

Kompetenzen des Urteilens und Argumentierens. Erwerb von

Orientierungswissen und Reflexionskompetenz sowie von analytischer

und dialogischer Kompetenz. Zusätzlich:

Forschungskompetenz und Transferkompetenz.

Gegenstand des Moduls sind Themen aus den Bereichen

Ontologie, Metaphysik, Epistemologie, Sprachphilosophie,

Wissenschaftstheorie, Anthropologie, Naturphilosophie,

Kulturphilosophie und Ästhetik in systematischer und historischer

Perspektive. Es findet eine vertiefte Auseinandersetzung mit

ausgewählten Problemfeldern unter Berücksichtigung aktueller

Forschungsliteratur statt. Im Selbststudium erfolgt eine zusätzliche

Auseinandersetzung mit Texten aus dem Gebiet der theoretischen

Philosophie. (Genauere Erläuterungen dazu finden sich im

Veranstaltungskommentar.)

regelmäßige Teilnahme; zusätzlich können vom Dozenten Referat,

Protokoll, Kurzessay o.ä. verlangt werden (wird zu Beginn des Seminars

bekannt gegeben)

Klausur zur Vorlesung oder zu einem der beiden

Graduiertenseminare (90 Min., bewertet mit „bestanden“/„nicht

bestanden“); Hausarbeit (ca. 20 Seiten, benotet) oder Klausur (90

Min., benotet) Die Bewertung geht zu gleichen Teilen in die

Modulnote ein

s. Veranstaltungskommentar


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Übergreifende Inhalte

3. Semester; Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten

Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. K.-H. Lotze

Dozent(in):

Betreuender Hochschullehrer der jeweiligen Arbeit

Sprache:

Deutsch oder englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Pflichtmodul im Studiengang MA Physik im 3. Semester

Lehrform / SWS:

12 SWS, Praktische kreative wissenschaftliche Arbeit unter Anleitung

des betreuenden Hochschullehrers, der die Arbeit ausgibt,

und eines wissenschaftlichen Mitarbeiters.

Arbeitsaufwand:

Literaturstudium: 110 h

Wissenschaftliche Tätigkeit: 300 h

Präsentation anfertigen: 40 h

Gesamtarbeitsaufwand: 450 Stunden

Leistungspunkte: 15

Voraussetzungen:

keine

Lernziele / Kompetenzen: Selbständiges Erarbeiten von Kenntnissen aus der internationalen

Fachliteratur

Kritisches Auseinandersetzen mit wissenschaftlichen Ergebnissen

und Ableitung von Schlussfolgerungen für eigene Zielsetzungen

Kennenlernen der Methodik des wissenschaftlichen Arbeitens

durch aktive Mitarbeit an Forschungsaufgaben

Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse

Inhalt:

Die möglichen Themen des Moduls können aus allen Teilgebieten

der Physik ausgewählt werden. Es muss ein betreuender Hochschullehrer

für das jeweilige Thema an der Physikalisch-

Astronomischen Fakultät gefunden werden.

Erarbeitung der wissenschaftlichen und technischen Grundlagen

für die Masterarbeit.

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Bericht über die durchgeführte wissenschaftliche Arbeit, beispielsweise

als Präsentation

Positive Bewertung der Präsentation (ca. 20 Minuten) mit anschließender

Diskussion

Medienunterstützte Präsentation der Ergebnisse

Einschlägige Lehrbücher sowie relevante internationale Fachliteratur

in englischer und deutscher Sprache


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3. Semester; Projektplanung zur Masterarbeit

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Projektplanung zur Masterarbeit

Prof. Dr. K.-H. Lotze

Betreuender Hochschullehrer der jeweiligen Arbeit

Deutsch oder englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Pflichtmodul im Studiengang MA Physik im 3. Semester

Lehrform / SWS:

12 SWS, Praktische kreative wissenschaftliche Arbeit unter Anleitung

des betreuenden Hochschullehrers, der die Arbeit ausgibt

und eines wissenschaftlichen Mitarbeiters.

Arbeitsaufwand:

Literaturstudium: 200 h

Wissenschaftliche Tätigkeit: 210 h

Präsentation anfertigen: 40 h

Gesamtarbeitsaufwand: 450 Stunden

Leistungspunkte: 15

Voraussetzungen:

keine

Lernziele / Kompetenzen: Selbständiges Erarbeiten von Kenntnissen aus der internationalen

Fachliteratur

Kritisches Auseinandersetzen mit wissenschaftlichen Ergebnissen

und Ableitung von Schlussfolgerungen für eigene Zielsetzungen

Ausarbeitung eines wissenschaftlichen Arbeitsplans mit Arbeitszielen

Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse

Inhalt:

Das Modul Projektplanung dient der Definition des Inhaltes der

Masterarbeit. Dazu muss mindestens ein Arbeitsthema auf wissenschaftliche

Relevanz und Durchführbarkeit analysiert werden.

Die möglichen Themen der Projektplanung können aus allen Teilgebieten

der Physik ausgewählt werden. Es muss ein betreuender

Hochschullehrer für das jeweilige Thema an der Physikalisch-

Astronomischen Fakultät gefunden werden.

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prüfungsvorleistungen)

Abgabe eines Arbeitsplanes für die Masterarbeit, beispielsweise

als Präsentation

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Positive Bewertung einer Präsentation (ca. 20 Minuten) des Arbeitsplanes

mit anschließender Diskussion

Medienunterstützte Präsentation der Ergebnisse der Projektplanung

Einschlägige Lehrbücher sowie relevante internationale Fachliteratur

in englischer und deutscher Sprache


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Masterarbeit

4. Semester; Masterarbeit

Modulnummer

Modulbezeichnung:

Modulverantwortliche(r):

Dozent(in):

Sprache:

Masterarbeit

Prof. Dr. K.-H. Lotze

Betreuender Hochschullehrer der jeweiligen Arbeit

Deutsch oder englisch

Zuordnung zu den Studiengängen Pflichtmodul im Studiengang MA Physik im 4. Semester

Lehrform / SWS:

25 SWS praktische kreative wissenschaftliche Arbeit unter Anleitung

des betreuenden Hochschullehrers, der die Arbeit ausgibt

und eines wissenschaftlichen Mitarbeiters.

Arbeitsaufwand:

Literaturstudium: 100 h

Wissenschaftliche Tätigkeit: 500 h

Masterarbeit anfertigen: 250 h

Präsentation: 50 h

Gesamtarbeitsaufwand: 900 Stunden

Leistungspunkte: 30

Voraussetzungen:

Einführungsprojekt zur Masterarbeit

Lernziele / Kompetenzen: Selbständiges Erarbeitung von Kenntnissen aus der internationalen

Fachliteratur

Wissenschaftliche Arbeit in einem Forscherkollektiv nach einem

Plan

Zusammenfassende Darstellung wissenschaftlicher Ergebnisse in

der Masterarbeit

Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse

Inhalt:

Das Thema der Materarbeit wird mit dem Einführungsprojekt festgelegt

und kann aus allen Teilgebieten der Physik ausgewählt

werden, die an der Physikalisch-Astronomischen Fakultät von

Hochschullehrern vertreten werden.

Erarbeitung neuer wissenschaftlicher Kenntnisse auf einem Teilgebiet

der Physik unter Anleitung.

Voraussetzungen für die Zulassung

zur Modulprüfung (Prü-

Abgabe der Masterarbeit

fungsvorleistungen)

Voraussetzung für die Vergabe

von Leistungspunkten (Prüfungsform):

Medienformen:

Literatur:

Positive Bewertung der Masterarbeit und der Präsentation der

Ergebnisse (ca. 20 Minuten) mit anschließender Diskussion, wobei

sich die Modulnote zu gleichen Teilen aus den beiden Gutachten

und der mündlichen Präsentation ergibt

Medienunterstützte Präsentation der Ergebnisse der Masterarbeit

Einschlägige Lehrbücher sowie relevante internationale Fachliteratur

in englischer und deutscher Sprache

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