Elektronische Geräte, welche auf halbleiteroptischen Bauelementen basieren, umgeben uns überall in unserem Alltag. Als Beispiele seien Mobiltelefone, Blu-ray-Spieler, Digitalkameras, Fernseher, Straßenlaternen, Autoscheinwerfer oder Körperscanner im Flughafen genannt. Diese Vorlesung beschäftigt sich mit den physikalischen Grundlagen der erwähnten Geräte und beleuchtet im Besonderen moderne Methoden zur Lichterzeugung wie zum Beispiel LEDs oder LASER und Methoden zur Lichtdetektion wie beispielsweise CCDs. Die dabei verwendeten Halbleiternanostrukturen wie Quantenfilme oder Quantenpunkte werden erläutert. Zum Schluß der Vorlesung werden noch neue Konzepte wie zum Beispiel atomar dünne Halbleiter (Graphen) oder neuartige Quantenkaskadenlaser vorgestellt.
Electronic devices based on semiconductor optical components strongly impact our daily lives. We use smartphones, television sets, blu-ray players, and digital cameras. We are familiar with energy efficient street lamps, car headlights, and solar cells. This lecture deals with the fundamental physical concepts of these semiconductor optical devices. In particular, it covers state of the art methods of light generation, such as LEDs and the LASER, and means to detect light, i.e. CCDs or photodiodes, working even on the single-photon level. Semiconductor nanostructures, including quantum wells or quantum dots, are key for their understanding and are introduced in this lecture. New exciting materials such as atomically thin semiconductors and their potential for conceptually new optical devices are presented.
- Lehrende/r: Rudolf Bratschitsch
Inhalt der Vorlesung (2 SWS):
Zwangsbedingungen und generalisierte Koordinaten, d'Alembertsches und Hamiltonsches Prinzip, Lagrange-Formulierung der Mechanik, Phasenraum, Hamilton-Mechanik, kanonische Transformationen, Poissonklammer, Grundlagen linearer und nichtlinearer dynamischer Systeme
Übungen (1 SWS):
Selbständige Bearbeitung der Übungsaufgaben zum Stoff der Vorlesung
Contents of the Lectures:
Theoretical Mechanics, Basics of linear and nonlinear dynamical systems
Exercises:
Individual solution of homework exercises related to the subjects of the lectures.
- Lehrende/r: Nikos Doltsinis
- Lehrende/r: Karol Kovarik
- Lehrende/r: Ursula Wurstbauer
Inhalt der Vorlesung (6 SWS):
Thermodynamik: kinetische Gastheorie und Verteilungen, Temperatur und Wärme, Zustandsgrößen, Entropie und ihre statistische Bedeutung, Hauptsätze der Wärmelehre, Wärmekraftmaschinen, Transportphänomene, reale Gase, Aggregatzustände, Phasenübergänge
Ladungen und Ströme: Grundphänomene, Feld- und Potentialbegriff, Spannung, elektrische Felder in Materie und an Grenzflächen (Influenz und Dielektrizität), Gleichstromkreise, elektrische Arbeit und Leistung, Leitungsvorgänge in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
Elektromagnetismus: elektrische Ströme und Magnetfelder, Magnetfelder in Materie, Arten des Magnetismus, Kräfte auf stromdurchflossene Leiter, Induktion und Induktionsgeräte, Elektromagnetismus im Vakuum und in Materie, Lorentz-Kraft, Hall-Effekt, Wechselstromwiderstände und -schaltungen, Schwingkreise
Übungen (2 SWS):
Selbständige Bearbeitung der wöchentlichen gestellten Übungsaufgaben zum Stoff der Vorlesung.
Contents of the Lectures:
Basics of thermodynamics and kinetic theory of gasses,
charges, currents and electric fields,
basics of electromagnetism.
Exercises:
Individual solution of homework exercises related to the subjects of the lecture "Physics II".
- Lehrende/r: Nikos Doltsinis
- Lehrende/r: Karol Kovarik
- Lehrende/r: Ursula Wurstbauer
First lecture: 08.04.24
Last lecture: 17.07.24
Die Veranstaltung beginnt am xxx und endet am xxx
- Lehrende/r: Christian Klein-Bösing
Contents:
This course gives an introduction into the physics of high-energy nucleus-nucleus collisions. The aim of this field of research is to study the strong interaction of quarks and gluons at high densities and temperatures. In particular, one would like to understand properties of the quark-gluon plasma. In this state of matter quarks and gluons are the relevant degrees of freedom and these particles are no longer confined within hadrons. In the early universe the phase transition from a quark-gluon plasma to a hadron gas took place a few microseconds after the Big Bang.
Topics covered:
kinematic variables, basics of Quantum Chromodynamics, classical string model, thermodynamics and hydrodynamics of elementary quark matter, heavy-ion physics experiments, jets and jet-quenching, charmonium as a QGP probe, production of particles with strangeness, direct photons
Inhaltliche Schwerpunkte:
Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Physik hochenergetischer Kern-Kern-Kollisionen. Ziel dieses Forschungsgebiets ist die Untersuchung der starken Wechselwirkung von Quarks und Gluonen bei hohen Teilchendichten und Temperaturen. Insbesondere werden Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas untersucht. In diesem Materiezustand stellen Quarks und Gluonen die relevanten Freiheitsgrade dar und der Einschluss dieser Teilchen in Hadronen ist aufgehoben. Unser Universum hat den Phasenübergang vom Quark-Gluon-Plasma zu einem Gas aus Hadronen wenige Sekundenbruchteile nach dem Urknall durchlaufen.
Aus dem Inhalt:
kinematische Variablen, Elemente der Quantenchromodynamik, klassisches Stringmodell, Thermodynamik und Hydrodynamik elementarer Quark-Materie, Experimente der Schwerionenphysik, Jets und Jet-Quenching, Charmonium als QGP-Sonde, Produktion von Teilchen mit Seltsamkeit, direkte Photonen
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- Lehrende/r: Anton Andronic
The lecture starts on 4 April 2022
Introduction to Quantum Mechanics: Schrödinger equation, simple potential problems, harmonic oscillator (eigenvalues and eigenfunctions), hydrogen atom (angular momentum quantization, radial equation, energy spectrum), atoms in electric and magnetic fields, spin (phenomenon, formal description), indistinguishability (bosons, fermions).
Atomic and Molecular Physics: atomistic structure of matter, Stern-Gerlach experiment, experimental techniques in atomic physics, atom models, hydrogen atom, atoms with several electrons, atoms in external fields, elementary structure of simple molecules, current topics in atomic and molecular physics.
Inhalt der Vorlesung
Einführung in die Quantenmechanik: Schrödinger-Gleichung, einfache Potentialprobleme, Harmonischer Oszillator (Eigenwerte und Eigenfunktionen), Wasserstoffatom (Drehimpulsproblem, Radialgleichung, Energiespektrum), Atome in elektrischen und magnetischen Feldern, Spin (Phänomene, formale Beschreibung), Ununterscheidbarkeit (Bosonen, Fermionen)
Atom- und Molekülphysik: Atomistischer Aufbau der Materie, Stern-Gerlach-Experiment, Experimentelle Methoden der Atomphysik, Atommodelle, das Wasserstoffatom, Mehrelektronenatome, Atome in äußeren Feldern, elementare Struktur einfacher Moleküle, aktuelle Themen der Atom- und Molekülphysik.
- Lehrende/r: Adrian Felix Finke
- Lehrende/r: Michael Klasen
- Lehrende/r: Christian Weinheimer
Known as the "Swiss army knife" of molecular mechanics, CP2K provides a multitude of simulation techniques within an advanced, open-source software package. An introduction to solid-state and molecular computations using the CP2K program is provided in this course. Theory is covered in the morning sessions and applied in practical sessions in the afternoon. The workshop covers the compilation and application of the software to complex use cases. Initially, simple molecular systems are prepared to perform simulations at the quantum level. Classical simulations, offering longer timescales, are prepared and performed. Theoretical details on the underlying DFT framework are discussed in the following sessions. Mixed quantum/classical systems are investigated by QM/MM simulations. In the last session, a simple reaction will be sampled and the activation energy assessed.
CP2K ist als „Schweizer Taschenmesser” der Molekularmechanik bekannt und bietet viele Simulationstechniken in einem fortschrittlichen Open-Source-Softwarepaket. Dieser Kurs bietet eine Einführung in Festkörper- und Molekülberechnungen mit dem CP2K-Programm. Die Theorie wird in den Vormittagssitzungen vermittelt und in den praktischen Sitzungen am Nachmittag angewendet. Der Workshop umfasst die Kompilierung und Anwendung der Software, bis hin zu komplexen Anwendungsfällen. Zunächst werden einfache molekulare Systeme für die Durchführung von Simulationen auf Quantenebene vorbereitet. Klassische Simulationen, die längere Zeitskalen bieten, werden vorbereitet und durchgeführt. Theoretische Details zum zugrunde liegenden DFT-Framework werden in den folgenden Sitzungen besprochen. Gemischte Quanten-/klassische Systeme werden durch QM/MM-Simulationen untersucht. In der letzten Sitzung wird eine einfache Reaktion untersucht und die Aktivierungsenergie bestimmt.
- Lehrende/r: Jim Martin Bachmann
- Lehrende/r: Nikos Doltsinis