Phy131 Physik III / Moderne Physik I

Aktuell!! Vorlesungsformat im HS 20

Aufgrund der neuen Bestimmungen des Bundesrats wird die Vorlesung (voraussichtlich für den Rest des HS20) auf einen rein digitalen Betrieb umgestellt. Die Vorlesung wird weiterhin zu den im Vorlesungsverzeichnis definierten Zeiten jeweils via zoom live übertragen. Der Link zum zoom-Meeting findet sich weiterhin auf der ersten Seite des pdfs zum Kapitel 1 (PDF, 4 MB)und wurde vor Beginn der ersten Vorlesung per e-mail verschickt.

Die Vorlesungen werden ebenfalls im Nachhinein als Podcasts zur Verfügung stehen (wie in früheren Jahren). Der Link dazu ist weiter unten angegeben.

Der digitale Betrieb gilt auch für die Uebungsgruppen. Auf dem gleichen zoom Link gibt es eine live Uebertragung der Lösungen zum normalen Termin, wo es auch möglich sein wird Fragen zu stellen. Ihre Lösungen sollten Sie vor diesem Termin dem bisherigen Assistenten elektronisch abgeben. Sie werden in geeigneter Form eine Rückmeldung auf Ihre Lösungen erhalten. Ausserdem werden wie bisher die Musterlösungen hochgeladen sowie ein Lösungsvideo auf die Seite der Podcasts hochgeladen.

Inhalt und Unterlagen

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Grundlagen der modernen Physik, also insbesondere der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik. Sie wird im FS fortgesetzt durch PHY141 Physik IV, die speziellere Gebiete der angewandten Quantenmechanik behandelt.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (4 Lektionen pro Woche), wöchentlichen Uebungen (jede Woche zwei Stunden Besprechung). Das Modul wird mit einer Prüfung Anfang Januar abgeschlossen und ergibt im Total 8ECTS.

Lernziele: Am Ende der Veranstaltung sollten Studierende folgende Fähigkeiten erworben haben:

1. Ursprünge und Anwendungen der Lorentz-Transformationen kennen

2. Grundelemente der allgemeinen Relativitätstheorie verstehen

3. Strahlungsgesetze anwenden können und deren Ursprung kennen

4. Den Dualismus von Wellen- und Teilchenbeschreibung auf der mikroskopischen Ebene kennen und anwenden.

5. Die Schrödingergleichung auf verschiedene Probleme anwenden können

Leistungsnachweis:

- genügende Note in der Schlussprüfung. Zusätzlich 60 % der Uebungen sinnvoll bearbeitet

Literatur:

Die in der Vorlesung gezeigten Folien sind unten verfügbar.

Ein Skript zu den Vorlesungen Physik III und IV (PDF, 10 MB) finden Sie hier (Version 08.06.20)

Weitere Literatur:

- Demtröder, Experimentalphysik 3, Springer

- Feynman lectures Band 3, Addison-Wesley

- Mayer-Kuckuck, Atomphysik, Täubner

- McMurray, Quantum Mechanics, Prentice Hall

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien:

Kapitel 1 (PDF, 4 MB) (version 24.08.20)

Kapitel 2 (PDF, 3 MB) (version 29.09.20)

Kapitel 3 (PDF, 28 MB) (version 24.10.19)

Kapitel 4 (PDF, 1 MB) (version 24.10.19)

Kapitel 5 (PDF, 5 MB) (version 24.10.19)

Kapitel 6 (PDF, 5 MB) (version 24.10.19)

Podcasts der Vorlesungen finden Sie finden Sie hier

Notizen aus der Vorlesung

Woche 1 Stunden 1 und 2 (PDF, 564 KB)

Woche 1 Stunden 3 und 4 (PDF, 427 KB)

Woche 2 Stunden 1 und 2 (PDF, 945 KB)

Woche 2 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 3 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 3 Stunden 3 und 4 (PDF, 547 KB)

Woche 4 Stunden 1 und 2 (PDF, 852 KB)

Woche 4 Stunden 3 und 4 (PDF, 5 MB)

Woche 5 Stunden 1 und 2 (PDF, 830 KB)

Woche 5 Stunden 3 und 4 (PDF, 602 KB)

Woche 6 Stunden 1 und 2 (PDF, 500 KB)

Woche 6 Stunden 3 und 4 (PDF, 493 KB)

Woche 7 Stunden 1 und 2 (PDF, 163 KB)

Woche 7 Stunden 3 und 4 (PDF, 645 KB)

Woche 8 Stunden 1 und 2 (PDF, 356 KB)

Woche 8 Stunden 3 und 4 (PDF, 722 KB)

Woche 9 Stunden 1 und 2 (PDF, 875 KB)

Woche 9 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 10 Stunden 1 und 2 (PDF, 2 MB)

Woche 10 Stunden 3 und 4 (PDF, 2 MB)

Woche 11 Stunden 1 und 2 (PDF, 2 MB)

Woche 11 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 12 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 12 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 13 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 13 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 14 Stunden 1 und 2 (PDF, 807 KB)

Vorläufiger Plan Inhalt (in Semesterwochen):

Woche 1: Einleitung, harmonische Schwingungen, gekoppelte Schwingungen, Schwebungen, Fourier-Zerlegung; Wellengleichungen;

Woche 2: Phasen- und Gruppengeschwindigkeit; Dispersion, Diffusionswellen; evaneszente Wellen, Optik; elektromagnetische Wellen; Der Uebergang zur geometrischen Optik;

Woche 3: Interferenz; Fraunhofer- und Fresnel Beugung; Fourier-Optik; Polarisation;

Woche 4: Relativität, Bezugssysteme, Michelson-Morley Experiment, Lorentz-Transformation, Längenkontraktion, Zeit-Dilatation,

Woche 5: Relativistische Geschwindigkeit, Impuls und Masse, 4er Vektoren, Elemente der relativistischen Elektrodynamik,

Woche 6: Elemente der allgemeinen Relativitätstheorie; Pound-Rebka Experiment, GPS, Gravitationswellen;

Woche 7: Die Grenzen der klassischen Physik; spezifische Wärmen, Strahlungsgesetze, Schwarzkörper-Strahlung und Treibhauseffekt; Die Quantenhypothese und das Planck'sche Strahlungsgesetz;

Woche 8: der Photoelektrische Effekt; der Compton-Effekt; Dualismus von Welle und Teilchen; Elektronenbeugung; Interferenz von Einzelphotonen;

Woche 9: de Broglie-Wellen; die Wellenfunktion; allgemeine Interferenzen, Fourier-Transformationen;

Woche 10: Unschärferelation; Kontinuitätsgleichung für die Wellenfunktion; Die Schrödinger-Gleichung und ihre Interpretation; Operatoren; Eigenwerte;

Woche 11: Der Tunneleffekt; evaneszente Wellen; Anwendungen der Schrödinger-Gleichung im Potentialtopf

Woche 12: Der Tunneleffekt; Der harmonische Oszillator;

Woche 13: Drehimpuls, Kugelfunktionen; Rutherford Streuung; Das Wasserstoff-Atom; Das Bohr-Modell; die Schrödingergleichung im Coulomb-Potential;

Woche 14: Balmer-Serie; Quanten-Zahlen im Wasserstoff-Atom; Zusammenfassung; Fragestunde

Übungsblätter

Gruppen-Einteilung für die Übungen (PDF, 60 KB)

Näherungen für Naturkonstanten und zahlenmässige Rechnungen (PDF, 78 KB)

Blatt 1 (PDF, 121 KB)

Blatt 2 (PDF, 95 KB)