Physik III (Wellen und Quanten) - WS 2014/15
(Vorlesung und Übungen, 8 SWS)
Veranstaltungs-Nr. 111000
Dozenten
- Prof. Dr. Helmut Kohl (Physikalisches Institut)
- Prof. Dr. Michael Rohlfing (Institut für Festkörpertheorie)
Koordination der Übungsgruppen
Inhalt der Vorlesung
Elektromagnetische Wellen
- Maxwell-Gleichungen
- Erzeugung elektromagnetischer Wellen
- elektromagnetische Wellen im Vakuum, in Isolatoren und in Leitern
- Wellenausbreitung
- Wellenpakete
- Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
- Messung der Lichtgeschwindigkeit
Optik
- Wechselwirkung von Licht mit Materie
- Polarisation und Kristalloptik
- geometrische Optik
- optische Instrumente
- Wellenoptik
- Interferenz und Beugung
- Nah- und Fernfeldoptik
- Anwendungen von Interferenz- und Beugungsphänomenen
- Michelson-Morley Experiment
- nichtlineare Optik
Quanten
- Hohlraumstrahlung
- Planck'sches Strahlungsgesetz
- Photoeffekt
- Laser
- Compton-Effekt
- Dualismus Welle-Teilchen
- Unbestimmtheitsrelation
- Franck-Hertz Experiment
- Stern-Gerlach Experiment
Übungsgruppen
Gruppe |
Termin 1 | Termin 2 | Gruppeleiter/in | Briefkasten |
1 | Di 08-10, IG1 87 | Fr 08-10, IG1 87 | Hannibal | 15 |
2 | Di 08-10, IG1 88 | Fr 08-10, IG1 88 | Wigger | 16 |
3 | Di 08-10, IG1 619 | Fr 08-10, IG1 619 | Holtkemper | 17 |
4 | Di 08-10, IG1 718 | Fr 08-10, IG1 718 | Drüppel | 18 |
5 | Di 08-10, KP 103 | Fr 08-10, KP 103 | Schmoll | 19 |
6 | Di 08-10, KP 104 | Fr 08-10, KP 104 | Lengers | 20 |
7 | Do 14-16, IG1 88 | Gesenhues (*) | 21 | |
8 | Di 08-10, KP 304 | Fr 13-15, IG1 86 | Esch | 22 |
9 | Do 14-16, Z104 | Daniels (*) | 23 | |
10 | Mo 14-16, IG1 85 | Fr 08-10, KP 303 | Kettmann | 24 |
11 | Di 14-16, KP 403 | Fr 08-10, KP 304 | Schmiemann | 25 |
12 | Di 08-10, KP 303 | Fr 08-10, IG1 85 | Kerber | 26 |
13 | Mo 14-16, IG1 87 | Fr 13-15, IG1 718 | Lüker | 27 |
14 | Di 14-16, KP 303 | Fr 13-15, KP 303 | Kendziorczyk | 28 |
15 | Di 08-10, IG1 85 | Post (*) | 29 | |
16 | Di 08-10, IG 1 86 | Fr 08-10, IG1 86 | Niehues | 30 |
(*) Übungsgruppe 7, 9 und 15 ohne Theoretische Ergänzungen
Übungsblätter
Übungsblatt | Ausgabedatum | Abgabedatum |
1 | 15.10.2014 | 22.10.2014 |
2 | 22.10.2014 | 29.10.2014 |
3 | 29.10.2014 | 05.11.2014 |
4 | 05.11.2014 | 12.11.2014 |
5 | 12.11.2014 | 19.11.2014 |
6 | 19.11.2014 | 26.11.2014 |
7 | 26.11.2014 | 03.12.2014 |
8 | 03.12.2014 | 10.12.2014 |
9 | 10.12.2014 | 17.12.2014 |
10 | 17.12.2014 | 07.01.2015 |
11 | 07.01.2015 | 14.01.2015 |
12 | 14.01.2015 | 21.01.2015 |
13 | 21.01.2015 | 28.01.2015 |
14 | 28.01.2015 | 04.02.2015 |
Klausuren
- Klausureinsicht (Nachklausur): Dienstag, 14.04.2015, 14-15 Uhr, IG1 718
- Ergebnisse Klausur 2
Inhaltsverzeichnis der Vorlesung
Kap. 1
Wellenphänomene
1.1 |
Fourier-Transformation |
1.1.1 | Fourier-Reihe |
1.1.2 | Kontinuierliche Fourier-Transformation |
1.2 | Wellengleichung / Schwingende Saite |
1.2.1 | Lösungsansatz mittels "Trennung der Variablen" / "Separationsansatz" |
1.2.3 | Lösung mittels Fourier-Transformation |
1.2.4 | Randbedingungen / stehende Wellen |
1.3 |
Wellenausbreitung |
1.4 |
Wellen in drei Dimensionen |
1.5 |
Überlagerung von Wellen |
1.5.1 | Stehende Wellen |
1.5.2 | Gruppengeschwindigkeit |
1.6 |
Longitudinal- und Transversalwellen |
1.7 |
Doppler-Effekt und Machscher Kegel |
1.8 | Schallwahrnehmung |
1.9 | "Endgültige" Lösung der eindimensionalen Wellengleichung |
1.10 | Zweidimensionale Membran |
1.10.1 | Spezialfall: Eingespannte Rechteck-Membran |
1.10.2 | Spezialfall: Runde Membran |
Kap. 2
Elektromagnetismus; elektromagnetische Wellen
2.1 | Maxwell-Gleichungen |
2.2 | Ebene elektromagnetische Wellen im Vakuum |
2.3 |
Die Telegraphengleichung / Die Lecher-Leitung |
2.4 |
Abstrahlung elektromagnetischer Wellen |
2.5 |
Inhomogene Wellengleichung |
2.6 | Lösung der inhomogenen Wellengleichung |
2.7 | Dipolstrahlung |
2.8 |
Hohlraumresonator |
2.9 |
Hohlleiter |
2.10 | Wellenpaket; Phasen- und Gruppengeschwindigkeit |
2.11 |
Energiebilanz elektromagnetischer Wellen |
2.12 | Elektrodynamik in Materie |
Kap. 3
Optik
3.1 | Ausbreitung von Licht |
3.1.1 | Reflexion des Lichts |
3.1.2 | Brechung des Lichts |
3.1.3 | (Mikroskopische) Erklärung der Dispersion |
3.1.4 | Linsen |
3.1.5 | Optische Geräte |
3.2 | Fresnel'sche Gleichungen bei Reflexion und Brechung |
3.2.1 | Randbedingungen an einer Grenzfläche |
3.2.2 | Fresnel'sche Gleichungen |
3.3.1 | Linsenfehler |
3.3.2 | Dicke Linsen |
3.4 |
Das Fermat'sche Prinzip |
3.5 | Variationsrechnung / Fermat'sches Prinzip |
3.6 |
Matrixmethoden in der geometrischen Optik |
3.7 |
Interferenz und Beugung |
3.7.1 | Interferenz |
3.7.2 | Beugung |
3.7.3 | Fresnel-Beugung |
3.7.4 | Kirchhoff'sche Formeln |
3.7.5 | Abbe'sche Theorie des Mikroskops |
3.7.6 | Interferometrie und Kohärenz |
3.7.7 | Holographie |
3.8 | Polarisation |
3.8.1 | Lineare Polarisation |
3.8.2 | Elliptisch und zirkular polarisiertes Licht |
3.8.3 | Optische Aktivität |
3.9 |
Theoretische Anmerkungen zur dielektrischen Funktion |
3.9.1 | Konsequenzen aus räumlicher Struktur |
3.9.2 | Konsequenzen aus Frequenzstruktur von εr (ω) |
3.10 | Felder/Strahlung beschleunigter Ladungen |
Kap. 4
Quanten
4.1 | Die Quantennatur des Lichts |
4.1.1 | Die Wärmestrahlung |
4.1.2 | Der lichtelektrische Effekt |
4.1.3 | Der Compton-Effekt |
4.1.4 | Das Doppelspalt-Experiment |
4.2 |
Einführung in die Atomphysik |
4.2.1 | Aufbau der Atome |
4.2.2 | Welle-Teilchen Dualismus bei Elektronen |
4.2.3 | Der Aufbau der Atome |
4.2.4 | Röntgenstrahlen |
4.3 |
Theoretische Aspekte der Quantenphysik |
4.3.1 | Welle-Teilchen-Dualismus |
4.3.2 | Unbestimmtheitsrelationen |
4.4 | Emission und Absorption von Licht - Aufbau eines Lasers |
4.5 | Die Lichtstärke |