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Physik-Institut

Pflichtmodule BSc180 3.-6. Semester

Physik III (PHY131)

Relativitätstheorie:

  •  Lorentztransformationen
  •  Relativistische Energie-Impuls-Beziehung
  •  4er-Vektoren
  •  Elemente der allgemeinen Relativitätstheorie

Strahlungsgesetze:

  •  Strahlung des schwarzen Körpers
  •  Welle/Teilchen Dualismus
  •  Photoelektrischer Effekt
  •  Compton-Effekt
  •  Elektronenbeugung
  •  Paarerzeugung und Annihilation

Grundlagen der Quantenmechanik:

  •  de Broglie-Wellen
  •  Heisenbergsche Unschärferelation
  •  Schrödinger-Gleichung
  •  Erwartungs- und Eigenwerte, Eigenfunktionen
  •  Einfache Potentialtöpfe, Tunneleffekt

Physik IV (PHY141)

  • Wasserstoffatom
  • Drehimpuls und magnetische Momente, Feinstruktur, Zeeman-Effekt
  • Spin, Fermionen und Bosonen
  • Mehrteilchenwellenfunktionen, Pauli Prinzip
  • Periodensystem, kovalente Bindung
  • Laser
  • Verschränkung und Bell’sche Ungleichungen

Praktikum III PHY 132

In diesem Vorgerückten-Praktikum werden einige Schlüsselexperimente durchgeführt, welche zur Entwicklung der modernen Quantenmechanik beigetragen haben und welche in den Vorlesungen Physik III und IV theoretisch behandelt wurden. Die Quantenmechanik ist von zentraler Bedeutung in den verschiedensten Gebieten der Physik: von der Atomphysik zur Physik der kondensierten Materie bis hin zur Astrophysik.
Es muss ein Berichtes verfasst und die Fehlerrechnung durchgeführt werden

Datenanalyse (PHY231)

  • Auswertung von Messergebnissen
  • Statistische Verteilungen (Binomial-, Poisson-, Exponential-, chi2-, Lorentz-, 2-dim
  • Gauss-Verteilungen), Korrelationen, Faltung
  • Polynomanpassungen und Anpassungen nicht-linearer Funktionen an Messergebnisse
  • Methode der kleinsten Quadrate und Maximum-Likelihood-Methode
  • Übungen in Python

Datenanalyse II (PHY241)

  • Monte-Carlo-Methoden
  • Ausgewählte Aspekte der Datenanalyse

Werkstatt (PHY113/PHY123)

  • Feinmechanische Grundausbildung
  • Bohren
  • Fräsen
  • Drehen
  • Schleifen
  • Löten
  • Schweissen

Festkörperphysik (PHY210)

  • Struktur der Kristalle: Periodizität, Symmetrieoperationen, Bravais-Gitter, einfache Kristallstruktur, Beugung an Kristallen
  • Bindungen in Kristallen: Edelgasbindung, Ionenbindung usw.
  • Gitterschwingungen: Phononen
  • Spezifische Wärme: Einstein- und Debye-Theorie
  • Freies Elektronengas: Energieniveaus und Zustandsdichte, spezifische Wärme,elektrische Leitfähigkeit, Elektronenstreumechanismen, Wärmeleitfähigkeit der Metalle
  • Bändermodell: Quasifreie Elektronen im Kristall, Näherungslösung nahe der Zonengrenze, Klassifizierung der Festkörper nach ihrer Leitfähigkeit, effektive Masse,Defektelektronen

Ausgewählte Themen aus:

  • Halbleiter: Eigenleitung Störstellenleitung, Diffusion und Rekombination der Ladungsträger, Gleichrichter, Quanten-Hall-Effekt
  • Optische Eigenschaften: komplexe Dielektrizitätskonstante, Plasmaoszillationen, Interband-Übergänge, optoelektronische Bauelemente
  • Magnetismus: Para- und Diamagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus,Spingläser
  • Supraleitung: Phänomenologie, Grundzüge der Theorien

Praktikum Festkörperphysik (PHY220)

In diesem Vorgerückten-Praktikum werden einige Schlüsselexperimente durchgeführt, welche zur Entwicklung der Festkörperphysik beigetragen haben und welche in der Vorlesung Festkörper-Physik theoretisch behandelt wurden.

Kern- und Teilchenphysik I (PHY211)

  • Teilchen und Wechselwirkungen im Standardmodell, Feynmandiagramme
  • natürliche Einheiten
  • Rutherfordstreuung, differentieller Wirkungsquerschnitt, Mottstreuung und Formfaktor
  • Kernmassen, Kernmodelle, Radioaktive Zerfälle, Kernstabilität, Elastische Streuung an Nukleonen
  • Wirkungsquerschnitt und relativistische Kinematik
  • Tiefinelastische Streuung
  • Quarkmodell der Hadronen, Isospin
  • Teilchenerzeugung in e+e--Kollisionen
  • Quarkonia
  • Diracgleichung und Feynmanregeln
  • Erhaltungssätze
  • Schwache Wechselwirkung,
  • Elektroschwache Wechselwirkung

Praktikum Kern- und Teilchenphysik (PHY 221)

In diesem Praktikum wird ein Experiment zur Messung der Lebensdauer von Positronium durchgeführt. Die Studierenden lernen etwas über Teilchendetektoren und Ausleseelektronik und fitten die Daten mit den Methoden aus dem Datenanalysekurs

Elektronik (PHY250)

  • Strom, Spannung, Widerstand
  • Halbleiter
  • Signale und Systeme
  • Analoge Schaltungstechnik
  • Sensoren
  • Elemente der Digitalelektronik
  • Signalübertragung
  • Datenakquisitionsysteme

Mathematische Methoden in der Physik I und II (PHY312 und PHY322)

Themengebiet 'Funktionentheorie' (3. Semester)

  • Komplexe Zahlen
  • analytische Funktionen
  • Kurvenintegrale
  • Residuen
  • Laurent-Entwicklung

Themengebiet 'Höhere Analysis' (3.-4. Semester)

  • Entwicklung nach orthogonalen Funktionen
  • Fourier-Reihen
  • Partielle Differentialgleichungen
  • Differentialgleichungen der mathematischen Physik
  • Spezielle Funktionen: Kugelflächen, Bessel, Hermite, ...
  • Fourier- und Laplace-Transformation
  • Distributionen
  • Green'sche Funktionen
  • Integralgleichungen
  • Variationsrechnung

Themengebiet 'Funktionalanalysis' (4. Semester)

  • Banach- und Hilbert-Raum
  • Lineare Operatoren und Eigenwertprobleme
  • Spektraldarstellung von Operatoren

Themengebiet 'Gruppentheorie' (4. Semester)

  • Gruppen und ihre Darstellungen

Mechanik (PHY311)

  • Kinematik und Dynamik eines Systems von Massenpunkten
  • Koordinatentransformationen und bewegte Bezugssysteme
  • Erhaltungssätze
  • Keplerproblem
  • Der starre Körper
  • Lagrange’sche Formulierung der Mechanik, Nebenbedingungen
  • Variationsprinzipien
  • Invarianzeigenschaften und Erhaltungssätze
  • Hamiltonsche Bewegungsgleichungen
  • Kanonische Transformationen und Hamilton-Jacobische Theorie

Elektrodynamik (PHY321)

  • Elektrostatik
  • Magnetostatik
  • Maxwell-Gleichungen im Vakuum und in makroskopischen Medien
  • Relativistische Kinematik
  • Erzeugung elektromagnetischer Wellen, Multipolstrahlung
  • Reflexion und Brechung elektromagnetischer Wellen, Metalloptik
  • Dispersion
  • Beugungstheorie

 

Quantenmechanik I (PHY331)

  • Wellenmechanik mit Anwendungen auf einfache Systeme
  • Wahrscheinlichkeitsinterpretation, Messprozess und Unbestimmtheitsrelation
  • Formale Struktur der Quantenmechanik (verschiedene Formen des Bewegungsge-
  • setzes)
  • Spin und Drehimpuls
  • Zeitunabhängige Störungstheorie und Anwendungen
  • Mehrkörperproblem und identische Teilchen, Anwendungen auf Atom- und Molekülbau
  • Quanten-Informationsverarbeitung

Das Verfahren und der Ablauf der Modulprüfungen sind in der Rahmenordnung und der Studienordnung der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät festgelegt. Die wichtigsten Bestimmungen werden hier wiederholt.

Mündliche Prüfungen dauern in der Regel 20 Minuten, schriftliche Prüfungen zwei Stunden. Der/die Modulverantwortliche legt zu Beginn des Semesters die Prüfungsart fest. Verantwortlich für Inhalt und Durchführung der Modulprüfungen ist der /die entsprechende Dozent:in, welcher/welche auch allfällige Fragen zu den Modulprüfungen beantworten kann.
Zudem müssen allfällige andere Leistungsnachweise erbracht werden (z.B. Übungen vorlösen, Präsenz). Diese werden von der/m Modulverantwortlichen am Anfang des Semesters festgelegt.
In Modulen ohne Modulprüfungen können Leistungsnachweise während der normalen
Vorlesungszeiten in Form von benoteten oder unbenoteten Präsenzübungen oder Klausuren stattfinden.

Termine

Die Wochen, in denen die Prüfungen der Pflicht- und Wahlpflichtmodule stattfinden sind in der Tabelle der Belegung der vorlesungsfreien Zeit aufgelistet. Der genaue Prüfungsplan wird jeweils im Sommer von der Fakultät publiziert https://www.mnf.uzh.ch/de/studium/wie-studieren/pruefungen.html

Prüfungsverschiebung (nur für Studierende, die keinen Joker erhalten haben)
Bei einigen Modulen gibt es seit HS21 die Möglichkeit, denPrüfungstermin in die Repetitionsperiode zu verlegen. Die Verschiebung einer Prüfung auf die Repetitionsperiode müssen Sie online auf der Homepage der MNF im Bereich Studium vornehmen. Sie haben dazu bis zum Ende der Stornierungsfrist Zeit. Für die Module des Herbstsemesters ist das jeweils Ende November und für die Module des Frühjahrssemesters ist es in der 1. Woche Mai. Die genauen Fristen finden Sie im Vorlesungsverzeichnis bei jedem Modul unter dem Punkt «Organisation». Diese
Fristen sind verbindlich. Allfällige Voraussetzung für die Zulassung zur Modulprüfung
(Übungen etc.) müssen unabhängig vom Prüfungstermin erfüllt werden.

In der Physik betrifft dies die Module
MAT 111 Lineare Algebra I
MAT 121 Analysis I
PHY 311 Mechanik
PHY 312 Mathematische Methoden der Physik I
PHY 331 Quantenmechanik I
PHY 321 Elektrodynamik
PHY 322 Mathematische Methoden der Physik II
 

Repetition

Modulprüfungen können bei ungenügender Leistung repetiert werden. Die Kalenderwochen der Repetitionsprüfungen im Bachelorstudiengang sind der Studienordnung, der Wegleitung oder dem Vorlesungsverzeichnis zu entnehmen.
Anstelle einer Teilnahme an der Repetitionsprüfung kann auch das ganze Modul wiederholt werden. Bei Modulen, zu deren Leistungsüberprüfung das Lösen von Übungen gehört, müssen dann auch die Übungen repetiert werden.

 

Häufige Fragen

Was sind Modulprüfungen? Wie werden sie durchgeführt?
Eine Modulprüfung ist eine schriftliche oder mündliche Prüfung über den Stoff eines Moduls. Der Modulverantwortliche bestimmt, ob die Prüfung mündlich oder schriftlich ist. Modulprüfungen werden mit der üblichen Skala von 1 bis 6 benotet (halbe Noten sind zulässig). Wenn die Note des gesamten Moduls 4 oder besser ist, werden die Kreditpunkte für das betreffende Modul vergeben, wenn sie schlechter ist, werden keine ECTS vergeben. Die Noten der Modulprüfungen werden mit einer der Anzahl der ECTS entsprechenden Gewichtung bei der Festlegung der Noten in Ihrem Bachelor- bzw. Masterzeugnis berücksichtigt.


Muss ich mich für die einzelnen Modulprüfungen anmelden? Kann ich
mich abmelden?

Mit der Einschreibung zu einem Modul sind Sie automatisch zu den betreffenden Modulprüfungen angemeldet. Sie können sich aber ohne Begründung bis zur veröffentlichten Stornierungsfrist vom Modul samt Prüfung abmelden. Das genaue Abmeldedatum wird im Vorlesungsverzeichnis bekannt gegeben.


Erhalte ich für jede Modulprüfung eine Einladung?
Nicht unbedingt. Zu den schriftlichen Modulprüfungen erhalten Sie keine Einladung. Diese werden von dem/der Modulverantwortlichen bekannt gegeben. Für die mündlichen Modulprüfungen ist die oder der Modulverantwortliche für die Festsetzung von Prüfungszeitpunkt und -ort verantwortlich. Für mündliche Prüfungen in der Physik erhalten Sie eine Einladung vom Sekretariat des Physik-Institutes.

Wann finden die Modulprüfungen statt?

  • Erstprüfungen des Herbstsemesters werden in den Kalenderwochen (KW) 51 und 2 bis 6 geprüft.
  • Erstprüfungen des Frühlingssemesters werden in den KW 22 bis 28 geprüft.

Die Repetitionsprüfungen sind an keine Prüfungsperioden gebunden. Sie finden in der Regel aber in den KW 35 bis 37 statt. Die Kalenderwochen der einzelnen Modulprüfungen sind in der Wegleitung bzw. der Studienordnung festgelegt. Die genauen Termine der Modulprüfungen werden vom Studiendekanat koordiniert und die Daten, sowie Zeiten und Räume auf der Webseite der Fakultät publiziert.


Wie und wann erfahre ich die Ergebnisse der Modulprüfungen?
Nach jeder Prüfungsperiode werden die Ergebnisse durch den Fakultätsausschuss validiert. Schon vorher können Sie die Resultate aber in Ihrem persönlichen Konto einsehen.


Wie steht es mit den Repetitionsmöglichkeiten?
Nicht bestandene Modulprüfungen können für jedes Modul einmal (und nur einmal) wiederholt werden. Ist ein Pflichtmodul nach der zulässigen Repetition nicht bestanden, kann das Studium in all denjenigen Hauptfächern nicht fortgesetzt werden, für welche dieses Modul obligatorisch ist.

Ist ein Wahlpflichtmodul nach der zulässigen Repetition nicht bestanden, kann es einmal durch ein anderes Modul substituiert werden, Wahlmodule können nach der zulässigen Repetition immer substituiert werden.
Wenn Sie eine Modulprüfung nicht bestanden haben, erhalten Sie mit dem Prüfungsbescheid eine Anmeldung zur Repetitionsprüfung. Sie können sich innerhalb einer in der Anmeldung gegebenen Frist für die Repetitionsprüfung verbindlich anmelden. Wenn Sie sich innerhalb dieser Frist nicht zur Repetitionsprüfung anmelden, müssen Sie das Modul wiederholen und können die Prüfung nur noch einmal ablegen.

Was geschieht, wenn ich einer Prüfung oder einer Repetitionsprüfung fernbleibe? Was habe ich in diesem Fall zu tun?
Wer einer Modulprüfung fernbleibt, hat diese nicht bestanden. Die Fakultät kann beim Vorliegen wichtiger Gründe oder eines ärztlichen Zeugnisses Ausnahmen bewilligen. In solchen Fällen müssen Sie bis spätestens fünf Tage nach dem Prüfungstag ein schriftliches Gesuch mit den nötigen Unterlagen oder Zeugnissen an das Studiendekanat richten. Die verpasste Modulprüfung ist in der Regel am Repetitionstermin des betroffenen Moduls nachzuholen.


Wie werden die Leistungsnachweise für die Module durchgeführt, für die keine Modulprüfungen vorgesehen sind?
In diesem Fall sind die Modulverantwortlichen für die Modalitäten zuständig. Diese werden im kommentierten Vorlesungsverzeichnis angegeben. Auch in diesen Fällen können die Leistungen benotet werden. Wenn Sie aus gesundheitlichen oder anderen wichtigen Gründen an der Teilnahme an einem solchen Leistungsnachweis verhindert sind, haben Sie sich umgehend bei der oder dem Modulverantwortlichen zu melden. Die oder der Modulverantwortliche wird in diesem Fall einen Nachholtermin festlegen.
Ist der Leistungsnachweis für ein Modul nicht erbracht, ist die Regelung für Repetitions-Prüfungen sinngemäss anzuwenden. Wenn Sie die Bedingungen für den Leistungsnachweis nicht erfüllen, erhalten Sie nach Möglichkeit Gelegenheit, diese nachzuholen. Je nach Art des Leistungsnachweises kann dies aber bedeuten, dass Sie das gesamte Modul wiederholen müssen.

Wie steht es mit der Bachelorarbeit und der Masterarbeit?
Die Bachelorarbeit in Physik besteht aus einer aktiven Mitarbeit in einer der Forschungsgruppen. Das Resultat der Arbeit wird in einem schriftlichen Bericht festgehalten und in einem Vortrag dargestellt. Die Bachelorarbeit wird benotet.

Die Masterarbeit wird in etwa 9 Monaten erarbeitet. Sie besteht aus einer vertieften wissenschaftlichen Forschungsarbeit, über deren Resultate ein schriftlicher Bericht erstellt wird. Das Resultat wird in einem Seminarvortrag vorgestellt. Die Masterarbeit und der Seminarvortrag werden benotet. Einmalige Wiederholung (mit neuem Thema) ist möglich. Zugelassene Sprachen sind Deutsch und Englisch, im Einverständnis mit der betreuenden Person auch Französisch oder Italienisch.