Physik für Informatiker II

Stoffplan:

  • Wellen:
    Phänomenologie, Wellengleichung, elektromagnetische Wellen, Herleitung aus Maxwellschen Gleichungen, Hertzscher Dipol, Interferenz und Beugung, Brechung, Strahlenoptik, Fourieranalyse, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Doppler-Effekt, Rotverschiebung, Cerenkov-Strahlung

  • Relativitätstheorie:
    Spezielle Relativitätstheorie, rel. Kinematik, rel. Dynamik, Grundgedanken der allgemeinen Relativitätstheorie

  • Quantentheorie des Lichts:
    Photoeffekt, Bremsstrahlung, Compton-Effekt, Schwarzkörperstrahlung, Photonen, Dualismus Teilchen-Welle.

  • Quantenmechanik:
    Materiewellen, Heisenbergsche Unschärferelation, Wellenfunktion und Schrödingergleichung, Wellenfunktionen in Potentialen, Tunneleffekt, gebundene Zustände, Wasserstoffatom, Bohrsches Atommodell, Spin und Statistik, Laser.

  • Kernphysik:
    starke Wechselwirkung, Kernmodelle, alpha,beta,gamma-Strahlung, Spaltung, Fusion

  • Elementarteilchenphysik:
    Quarks, Leptonen, Eichbosonen, Standardmodell

  • Kosmologie:
    Big-Bang-Modell

  • Festkörperphysik:
    Kristalle, Bindungsarten, Bänderstruktur, Dotierung, pn-Übergang.

    • Voraussetzung:

    Physik I für Informatiker
     

    Zielgruppe:

    Studenten der Informatik und einiger anderer Fakultäten mit Nebenfach Physik. Normalerweise im 3. Semester
    Kurz vor Beginn jeden Semesters werden Klausurtermine zum Stoff aus Physik I und Physik II fur Informatiker angeboten.
    Die Klausur gilt als Nebenfach-Vordiplomsleistung an der Fakultat für Informatik.
     

    Literatur:

    Paul A. Tipler, Physik, spektrum-Verlag. Sehr schönes, ausführliches Buch mit ausgezeichneten Abbildungen
    Reinhard Stehlow: Grundzüge der Physik, vieweg-Verlag. Sehr viel kürzer, aber sehr viel besser als gar nicht lesen

    Allgemeine Anmerkungen:

    Theoretische Vorlesung, es werden keine Versuche durchgefuhrt, wohl aber einige Computer-Simulationen und Videos gezeigt.
    Einige Ausflüge in aktuelle Forschungsthemen.
    Kopierte Zusamenfassungen koennen hier vom Web geladen werden.
    Script zur Vorlesung: PDF-Version oder PS-Version

    In der Vorlesung gezeigte Computeranimationen:


    gekoppelte Pendel -- auch als Veranschaulichung von Teilchen-Antiteilchen-Oszillationen im K0, B0 und B_s-Systemen (java, Uni Karlsruhe)
    Wellenlänge, Peridendauer und Phasengeschwindigkeit von Wellen (C++ script, Uni Karlsruhe, für root , einem am CERN entwickelten in der Hochenergiephysik gebräuchlichen Analyse- und Präsentationsprogramm.
    Lissajous'sche Figuren in Farbe! (java, Ed Hobbs)
    Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle (java, Uni Taiwan)
    Welleninterferenzen (java, Stony Brook University, New York)
    Brechung und Reflexion - Wellenfronten (java, Uni Taiwan)
    Fermatsches Prinzip (kürzester Lichtweg) (java, Uni Taiwan)
    Fourier-Synthese (java, Uni Taiwan)
    Doppler-Effekt und Machscher Kegel (java, Uni Taiwan)
    Überschall-Flugzeug (java, Uni Taiwan)
    Doppelspaltversuch - mit Licht (Physics2000 - Uni Colorado)
    Doppelspaltversuch - mit Elektronen (Physics2000 - Uni Colorado)
    Applets zur Schroedinger-Gleichung (java, Uni Karlsruhe)
    (html-) Skript zur Fernsehsendung Relativitätstheorie einfach erklärt"
    in der Reihe Quarks & Co.
    gesendet am 9.November 99, 21 Uhr auf WDR 3 ,
    Wiederholung am Samstag, 13.11.99, 11.45 auf WDR 3.

    Hier wird u.a. die Äquivalenz von Masse und Energie
    am Beispiel des DELPHI-Experiments am CERN dargestellt.

    Übungen

    ÜBUNGEN : Aufgabenblätter und Termine
     

    Zusammenfassungen der Vorlesungen
    Vorlesung Niedrige Auflösung Hohe Auflösung
    1 Schwingungen .GIF .JPG
    2 Wiederholung Maxwell-Gln, räumliche Ableitungen .GIF .JPG
    3 Wellen, Wellengleichung .GIF .JPG
    4 Elektromagnetische Wellen .GIF .JPG
    5 Abstrahlung .GIF .JPG
    6 Wellengleichung aus Maxwell-Gln. .GIF .JPG
    7 Transversalität von e.m. Wellen .GIF .JPG
    8 Energie von elektromagnetische Wellen .GIF .JPG
    9 Strahlenoptik .GIF .JPG
    10 Mikroskop, Fernrohr .GIF .JPG
    11 Fourier-Analyse .GIF .JPG
    12 Fourier-Transformation .GIF .JPG
    13 Wellengruppen .GIF .JPG
    14 Doppler-Effekt .GIF .JPG
    15 Spezielle Relativitätstheorie .GIF .JPG
    16 Minkowski-Raum, Lorentz-Faktor .GIF .JPG
    17 Relativistische Kinematik .GIF .JPG
    18 Allgemeine Relativitätstheorie; Interferenz .GIF .JPG
    19 Interferenz und Beugung .GIF .JPG
    20 Stehende Wellen .GIF .JPG
    21 Quantentheorie des Lichts .GIF .JPG
    22 Materiewellen .GIF .JPG
    23 Heisenbergsche Unschärferelation .GIF .JPG
    24 Wellenfunktion und Schrödingergleichung .GIF .JPG
    25 Wellenfunktionen an Potentialstufe .GIF .JPG
    26 Gebundene Zustände .GIF .JPG
    27 Orbitalmodell .GIF .JPG
    28 Spin und Statistik .GIF .JPG
    29 Bohrsches Atommodell, Laser .GIF .JPG
    30 Atomkerne .GIF .JPG
    31 Radioaktive Strahlung .GIF .JPG
    32 Festkörperphysik .GIF .JPG
    33 Kristallstrukturen .GIF .JPG
    34 Bindungsarten, freies Elektronengas .GIF .JPG
    35 Elektronen im periodischen Potential .GIF .JPG
    36 Halbleiter .GIF .JPG
    Archiv mit allen Folien .tar.gz .tar.gz