phy044 - Experimentalphysik IV (Struktur der Materie) (Vollständige Modulbeschreibung)

phy044 - Experimentalphysik IV (Struktur der Materie) (Vollständige Modulbeschreibung)

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Modulbezeichnung Experimentalphysik IV (Struktur der Materie)
Modulkürzel phy044
Kreditpunkte 6.0 KP
Workload 180 h
Einrichtungsverzeichnis Institut für Physik
Verwendbarkeit des Moduls
  • Erweiterungsfach Gymnasium Physik (Erweiterungsfach) > Module
  • Master of Education (Sonderpädagogik) Physik (Master of Education) > Mastermodule
  • Master of Education (Wirtschaftspädagogik) Physik (Master of Education) > Mastermodule
  • Zwei-Fächer-Bachelor Physik (Bachelor) > Aufbaumodule
Zuständige Personen
  • Schäfer, Sascha (Modulverantwortung)
  • Kittel, Achim (Prüfungsberechtigt)
  • Lienau, Christoph (Prüfungsberechtigt)
  • Nilius, Niklas (Prüfungsberechtigt)
  • Peinke, Joachim (Prüfungsberechtigt)
  • Schäfer, Sascha (Prüfungsberechtigt)
  • Reuter, Rainer (Prüfungsberechtigt)
  • Schneider, Christian (Prüfungsberechtigt)
  • Wollenhaupt, Matthias (Prüfungsberechtigt)
Teilnahmevoraussetzungen
Empfehlungen: Experimentalphysik I bis III, Mathematische Methoden der Physik
Kompetenzziele
Die Studierenden erlernen im ersten Teil die grundlegenden Prinzipien der phänomenologischen Thermodynamik einschließlich der Anwendungen auf dem Gebiet der Maschinen, sowie der mikroskopischen Thermodynamik und Statistik. Die Grundprinzipien werden auch anhand von Schlüsselexperimenten vermittelt, die auch in ihrer späteren Berufspraxis in der Schule eine Rolle spielen. Im zweiten Teil erwerben die Studierenden Kenntnisse über Phänomene der Festkörperphysik (Halbleiterphysik, Photovoltaik, Tieftemperaturphysik, Supraleitung). Sie erlangen Fertigkeiten zur Anwendung grundlegender Methoden und Prinzipien der Beschreibung von Festkörperphänomenen (Symmetrien, reziproker Raum, Modenspektren, Wechselwirkungen, starke und schwache Elektronenbindung, makroskopische Quantenphänomene, Beschreibung der Störung der periodischen Gitterstruktur). Sie bauen Kompetenzen zur Erfassung der Funktion von technisch relevanten Bauteilen als eine Grundlage der Vermittlung im Berufsfeld Schule. Außerdem erlangen sie Kompetenzen zur gesellschaftspolitischen Einordnung der Konsequenzen von physikalischer Forschung.
Modulinhalte
Teil 1: Thermodynamische Zustandsgrößen, Hauptsätze der Thermodynamik, ideale und reale Gase, irreversible Zustandsänderungen, Kreisprozesse, Aggregatzustände, offene Systeme und Phasenübergänge, Wärmeleitung und Diffusion, statistische Ansätze für Gleichverteilung im Volumen, Entropieänderungen, kinetische Gastheorie, Boltzmann-, Fermi-Dirac- und Bose-Einstein-Statistik, Maxwell Verteilung, Planckscher Strahler.
Teil 2: Kristallstrukturen und Symmetrien, Bravais-Gitter, Translationssymmetrie und reziprokes Gitter, Bindungsenergien und Bindungstypen (kovalente, ionische, van der Waals, metallische und Wasserstoffbrücken-Bindung), Dynamik der Kristallgitter, Phononen, spez. Wärme, Wärmeleitung und Umklapp-Prozesse, Elektronen in Festkörpern, quasifreies Elektronengas, Zustandsdichten und Ferminiveau, Elektronen im periodischen Potential, Blochtheorem, Bänderschema, Metalle/Isolatoren, neue Materialien
Literaturempfehlungen
- W. Demtröder: Experimentalphysik, Band 3: Atome, Moleküle, Festkörper. Springer, Berlin, BIS, 2006
- St. J. Blundell, K. M. Blundell: Concepts in Thermal Physics, Oxford University Press, Oxford, BIS, 2009
- M. W. Zemansky, R. H. Dittman: Heat and Thermodynamics. McGraw-Hill, New York, BIS, 1997
- C. Kittel, H. Krömer: Physik der Wärme. Oldenbourg, München, BIS, 2001
- N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Festkörperphysik. Oldenbourg, München, BIS, 2012
- H. Ibach, H. Lüth: Festkörperphysik. Springer, Berlin, BIS, 2008
- S. Hunklinger: Festkörperphysik, Oldenbourg, München, BIS, 2011
- K. Kopitzki: Einführung in die Festkörperphysik. Teubner, Stuttgart, BIS, 2012
Links
Unterrichtssprache Deutsch
Dauer in Semestern 1 Semester
Angebotsrhythmus Modul jährlich
Aufnahmekapazität Modul unbegrenzt
Modulart je nach Studiengang Pflicht oder Wahlpflicht
Lehr-/Lernform VL, Ü
Lehrveranstaltungsform Kommentar SWS Angebotsrhythmus Workload Präsenz
Vorlesung 4 SoSe 56
Übung 2 SoSe 28
Präsenzzeit Modul insgesamt 84 h
Prüfung Prüfungszeiten Prüfungsform
Gesamtmodul
Klausur von 120 Minuten oder mündliche Prüfung von maximal 30 Min. Dauer.
wöchentliche Übungen
Informationen zur Berücksichtigung von Bonuspunkten bei der Modulbenotung finden Sie hier: http://www.uni-oldenburg.de/physik/studium/bonuspunkte .