PH0019 Einführung in die Physik der kondensierten Materie
Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.
Wählen Sie eine Modulversion:PH0019 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.
- Fortgeschrittene Experimentalphysik/Physik der kondensierten Materie im Vertiefungsstudium des Bachelorstudiengangs Physik
Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.
Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltung | Umfang (ECTS) |
---|---|---|
150 h | 60 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH0019 in der Version 2024w ist Reiserer, Andreas.
Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen
Bindungstypen und -kräfte
- Periodensystem
- Kovalente und metallische Bindung
- Ionische Bindung und van der Waals Bindung
- Wasserstoffbrücken und andere supramolekulare Bindungstypen
Strukturen und Bestimmungsmethoden
- Amorphe und kristalline Strukturen – Grundbegriffe und Definitionen
- Beispiele für Kristallstrukturen im Realraum
- Reziprokes Gitter & Beugung
- Defekte
Gitterdynamik
- Klassische Theorie der Gitterdynamik
- Quantisierung der Gitterschwingungen
- Zustandsdichte im Phononenspektrum
- Elastizitätslehre im Kontinuum
Thermische Eigenschaften
- Spezifische Wärme
- Anharmonische Effekte: Thermische Ausdehnung
- Wärmeleitfähigkeit
- Thermoelektrische Effekte
Elektronen im Festkörper
- Modell des freien Elektronengases
- Bloch-Elektronen und Energiebänder
- Zustandsdichte von Metallen und Isolatoren
- Brillouin-Zonen und Fermi-Flächen
Transport von Ladungsträgern
- Semiklassisches Modell der Dynamik von Elektronen
- Bewegung von Elektronen im Kristallgitter
- Boltzmann-Transportgleichung
Halbleiter
- Intrinsische und dotierte Halbleiter
- Inhomogene Halbleiter
- Wichtige Bauelemente
Magnetismus
- Dia- und Paramagnetismus
- Ferromagnetische Materialien
- Ferri- und Antiferromagnetismus
Supraleitung
- Grundphänomene
- Grundzuege der mikroskopischen Beschreibung
- Magnetische Eigenschaften
Dielektrische Eigenschaften
- Makroskopische und mikroskopische Beschreibung
- Arten der Polarisation
- Dielektrische Eigenschaften von Metallen und Halbleitern
Ausblick
- Grenzflächen, Nanostrukturen & niederdimensionale Systeme
- Organische Materialien
Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul ist der/die Studierende in der Lage:
- die unterschiedlichen Bindungsarten von kondensierter Materie zu kennen und konkreten Stoffen zuordnen zu können.
- die physikalischen Grundlagen der Strukturanalyse und die zugehörigen Experimente wiederzugeben.
- die Grundlagen der Gitterdynamik und ihre Bedeutung für Festkörpereigenschaften (insbesondere thermische Eigenschaften) zu verstehen.
- das Verhalten von Elektronen in kristallinen Strukturen zu verstehen und auf den Transport von Ladungsträgern anzuwenden.
- grundlegende Eigenschaften von Halbleitern, Supraleitern und magnetischen Materialien zu kennen und zu erklären.
- die wichtigsten dielektrischen Eigenschaften von Festkörpern wiederzugeben.
PH0001, PH0002, PH0003, PH0004, PH0005, PH0006, PH0007
Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise
Kurse für das Wintersemester 2024/5
Kursname | Veranstaltungsform | Termine | Stunden pro Woche |
---|---|---|---|
Einführung in die Physik der kondensierten Materie | Vorlesung | 2 h | |
Übung zu Einführung in die Physik der kondensierten Materie | Übung | Termine in Gruppen | 2 h |
Offene Fragestunde zu Einführung in die Physik der kondensierten Materie | Repetitorium | 2 h |
In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lehrinhalte im Vortrag präsentiert und durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Dabei werden die Studierenden auch zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den behandelten Themen sowie zum Studium der zugehörigen Literatur motiviert. Stetige Querverweise auf die bereits früher vermittelten Grundlagen lassen die universellen Konzepte der Physik mehr und mehr erkennbar werden.
In den Übungen lernen die Studierenden in Kleingruppen nicht nur den Lösungsweg nachzuvollziehen, sondern Aufgaben auch selbstständig zu lösen. Hierzu werden Aufgabenblätter angeboten, die die Studierenden zur selbstständigen Kontrolle sowie zur Vertiefung der gelernten Methoden und Konzepte bearbeiten sollen. In den Übungen werden die unter der Woche gerechneten Aufgaben von den Studierenden und einer/m wissenschaftlichen Mitarbeiter(in) an der Tafel vorgerechnet und besprochen. Die Übung bietet auch die Gelegenheit zur Diskussion und weitergehende Erläuterungen zum Vorlesungsstoff und bereitet konkret auf die Prüfungen vor.
Die verschiedenen Lernformate sind eng verzahnt und befinden sich im ständigen Austausch.
Zusaetzlich wird eine offene Fragestunde (online) zu den Themen die in den Üebungen oder in der Vorlesung behandelt werden angeboten
Tafelanschrieb bzw. Präsentation
Begleitende Informationen im Internet
- Siegfried Hunklinger: Festkörperphysik, Oldenbourg Verlag München
- Groß, Marx: Festkörperphysik, De Gruyter Verlag
- Kittel: Einführung in die Festkörperphysik, Oldenbourg Verlag
- Ashcroft, Mermin: Festkörperphysik, Oldenbourg
- Kopitzki, Herzog: Einführung in die Festkörperphysik, Vieweg+Teubner
- Ibach, Lüth: Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen, Springer-Verlag
- Rosenberg, Harold Max: The Solid State. Second Edition, Oxford Physics Series
Modulprüfung
Änderung der Modulbeschreibung
Modulverantwortliche können bei Modulen, die durch das Professional Profile Physik verwaltet werden, Änderungen an der Beschreibung selbständig in den Digital School Services vornehmen.
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