Kommentierte Vorlesungsankündigung zum Sommersemester 1999

Fakultät für Physik Freiburg

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• Grundlagen
• Wechselwirkung von Photonen mit Materie
• Elektromagnetische Schauer
• Cerenkov- und Übergangsstrahlung
• Elektronendrift in elektrischen und magnetischen Feldern
• Anwendungen
• Spurennachweis und Ortsbestimmung über Drahtkammern
• Spurennachweis über Szintallation
• Halbleiterzähler (Si und GaAs), Halbleiterzählersysteme
• Kalorimeter
• Bolometrischer Nachweis (bei tiefen Temperaturen)
• Simulation der Antwortfunktion
• Simulationsprogramme auf Monte-Carlo Basis, Entfaltung
• Spezielle Detektorsysteme
• Speicherringexperimente, Neutrinonachweissysteme
• Experimente für kosmische Strahlung

Vordiplom

• K. Kleinknecht, Detektoren für Teilchenstrahlung, Teubner Studienbücher, 1992
• W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer, 1994
• G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, Wiley and Sons, 1979
• W. Blum, Particle Detection with Drift Chambers, Springer Verlag, 1993
• U. Tietze u. Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, Teubner Studienbücher 10. Aufl.

• Theorie I und II

• A.S. Dawydow, Quantenmechanik, VEB-Verlag, Berlin 1981 und neuere Auflagen
• T. Fließbach, Quantenmechanik, Spektrumverlag, Heidelberg, 1995

• Vordiplom

• J.E. Humphreys, Introduction to Lie Algebras and Representation Theory, 1972
• T. Brücker, T. tom Dieck, Representations of Compact Lie Groups, 1985

1. Mechanik von Massenpunkten und ausgedehnten Körpern:

Bewegungen, Kräfte, Arbeit und Energie, Elastizität, ruhende und bewegte Flüssigkeiten und Gase; Wellen, akustische Grundbegriffe
2. Grundlagen der Thermodynamik:

Temperatur, Wärmeenergie, Wärmekapazität, Wärmeleitung, Hauptsätze der Wärmelehre, molekularkinetische Grundlagen der Wärme

• Grundlagen der Physik aus der gymnasialen Mittelstufe oder Oberstufe oder äquivalente Vorkenntnisse
• Grundlagen der Mathematik der gymn. Oberstufe (Grundkurs)

1. Dynamische Semigruppen und Quanten-Markov-Prozesse
2. Stochastische Darstellung und Simulationsmethoden
3. Stochastische Prozesse in der Quantenelektrodynamik

Beispiele:
• Verfahren zur Messung des elektromagnetischen Feldes, Statistik der Photonen
• Quanteninterferenz und Lèvy-Prozesse bei der Laserkühlung von Atomen
• Lichtverstärkung ohne Inversion der Besetzungszahl
• Mehrzeit-Korrelationsfunktionen
4. Nicht-Markovsche Quantenprozesse
• Projektionsoperator-Technik und verallgemeinerte Mastergleichungen
• Zeitlich lokale Darstellung der Mastergleichung
• Stochastische Darstellung im verdoppelten Hilbertraum
• Beispiel: Der Atomlaser

Programm:

• Grundlagen (Metropolis-Algorithmus, klassische MC)
• Greens-Funktions-QMC, Diffusions-QMC
• Pfadintegral-QMC

• Quantenmechanik I

•  S.E. Koonin und D.C. Meredith, Physik auf dem Computer 2,  (Oldenbourg, 1990)

• Theoretische Mechanik
• klassische Feldtheorie
• multilineare Algebra
• Quantenmechanik (Darstellungstheorie der Drehgruppe)

• R. Sexl, H. Urbantke, Relativität, Gruppe, Teilchen, Springer

• Quantisierung des elektromagnetischen Feldes
• Wechselwirkung Licht-Materie
• Übergangsraten, zeitabhängige Störungstheorie
• Dirac Gleichung
• Elemente der Quantenelektrodynamik
• Elemente der Quantenfeldtheorie des Festkörpers
• Supraleitung

• Quantenmechanik I

• Quantenmechanik I,
• Atom und Molekülphysik

• J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Kapitel 1 und 2, Addison Wesley ('85)
• R. Schinke, Photodissociation Dynamics, Cambridge ('93)

• H-Atom, He-Atom, periodisches System,  Bahn- und Spinmagnetismus, Atome im Strahlungsfeld
• Moderne Methoden der Atom- und Molekülspektroskopie, Laser, Bose-Einstein-Kondensation
• Das einfachste Molekül: H₂⁺, Born-Oppenheimer-Näherung, Molekülspektroskopie

• Quantenmechanik I

• Demtröder, Experimentalphysik 3 (Atome, Moleküle und Festkörper)
• Haken-Wolf, Atom- und Quantenphysik sowie Molekülphysik und Quantenchemie
• alle Lehrbücher der Atom- und Molekülphysik

• Lineare stochastische Prozesse, Filter
• Spektralanalyse
• Inverse Probleme
• Identifikation von stochastischen Modellen
• Testen von Hypothesen und Klassifizieren von Beobachtungen
• Nichtlineare Prozesse, Neuronale Netze

• Statistische Physik I

• J. Honerkamp, Statistische Physik, Springer Verlag
• B. Fitzgerald, Numerical Bayesian Methods Applied to Signal Processing, Springer Verlag
• N. Gershenfeld, The Art of Mathematical Modelling

• Kombinatorik
• Bedingte Wahrscheinlichkeit und Unabhängigkeit
• Zufallsvariablen
• Wahrscheinlichkeitsmaße und Dichten
• Der zentrale Grenzwertsatz
• Tests
• Stochastische Prozesse

• Analysis I
• Lineare Algebra I

• Ulrich Krengel, Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik, Vieweg Studium, Braunschweig 1990

1. Solare Energieflüsse (meteorologische Basis)
2. Solarthermische Niedertemperatur-Energiekonverter
3. Optische selektive Absorber
4. Konzentratoren für Solarstrahlung
5. Solarthermische Kraftwerke
6. Optische Schalter und Regler für Solarenergieflüsse (thermotrope, elektrochrome, katalytische Systeme)
7. Antirefexstrukturen
8. Transparente Wärmedämmsysteme
9. Lichtlenksysteme für die Tageslichtnutzung
10. Thermische Energiespeicher
11. Solarthermische Kühlverfahren
12. Wärmetransformatoren

1. C.J. Adkins, Equilibrium Thermodynamics, Third Edition, Cambridge University Press
2. G. Falk, W. Ruppel, Energie und Entropie, Springer-Verlag 1976
3. C.-J. Winter, R.L. Sizmann, L.L. Vant-Hul (Eds.), Solar Power Plants, Springer-Verlag 1991
4. H.D. Baehr, Thermodynamik, Fünfte berichtigte Auflage, Springer-Verlag 1981
5. P. Würfel, Physik der Solarzelle, Spektrum - Akademischer Verlag 1995
6. A. de Voss, Endoreversible Thermodynamics of Solar Energy Conversion, Oxford University Press 1992

• Born-Oppenheimer-Näherung, vibronische Kopplung, adiabatische und diabatische elektronische Zustände
• Molekülorbitale und chemische Bindung, LCAO (linear combination of atomic orbitals)
• Hartee-Fock-Näherung
• Beschreibung der Elektronenkorrelation, Configuration Interaction (CI) u.a.
• Basissätze in quantenchemischen Rechnungen
• einfache Beschreibungen polyatomarer System

• Quantenmechanik

• Quantenmechanik

• M. Hammermesh, Group theory and its application to physical problems, New York 1989

Ziel der Vorlesung ist es, eine Einführung in die Probleme und Methoden des Risikomanagements zu geben.
Besondere Aufmerksamkeit werden wir der Entwicklung und der Anwendung von Monte-Carlo-Verfahren widmen.
Unter anderem werden wir behandeln:

   1. Produkte, Märkte, Derivate
   2. Random Walks als Grundlage vieler Risikomodelle
   3. Das Black-Scholes-Modell
   4. Binomiale Modelle
   5. Pfadabhängige Optionen
   6. Crash Modeling
   7. Portfolio Management
   8. Value at Risk

In den Übungen, die im CIP-Raum stattfinden, werden die in der Vorlesung vorgestelleten Algorithmen in Programme umgesetzt.
Als Programmiersprache wollen wir Java benutzen. In den ersten zwei Übungsstunden wird eine Einführung in Java gegeben.
Vorkenntnisse:
Grundkenntnisse in Statistischer Physik; es werden keine Java Kenntnisse vorausgesezt.
Einführende Literatur:

• Burton G. Malkiel, A Random Walk Down Wall Street, (W. W. Norton & Company, New York, 1996)
• P. Wilmott, S. Howison, J. Dewynne, The Mathematics of Financial Derivatives: A Student Introduction, (Cambridge University Press, 1995)
• Richard Davies, Introductory Java for Scientists and Engineers, (Addison-Wesley, Harlow, 1999)

• Vakuumelektrodynamik:
• Elektrostatik, Magnetostatik
• langsam veränderliche elektromagnetische Felder
• Hertzscher Dipol
• Thermostatik:
• nullter bis dritter Hauptsatz
• thermodynamische Potentiale
• Phasengleichgewichte

• Einführung in die Physik I & II, Analysis I & II, Lineare Algebra I (& II), Einführung in die Theoretische Physik I

• J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley, New York 1975
• W.K.H. Panofsky, M. Phillips, Classical Electricity and Magnetism, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts 1977
• G. Kluge, G. Neugebauer, Grundlagen der Thermodynamik, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1976 (1. Auflage), Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1994 (2. Auflage)
• J. Honerkamp, H. Römer, Klassische Theoretische Physik: Eine Einführung, Springer, Berlin 1993

• Lineare und multilineare Algebra
• Grundkenntnisse aus der Theorie der Liealgebren und Liegruppen
• Quantenmechanik (als Hintergrundwissen)

• A. Klimyk, K. Schmüdgen, Quantum groups and their representations, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1997

• Vorlesung Kern- und Teilchenphysik empfohlen, jedoch nicht unbedingte Voraussetzung

• D.H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Kap. 3
• D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Kap. 4

1. Universalität polymerer Systeme
2. Thermodynamische und statistische Grundlagen
3. Polymerlösungen und Schmelzen
4. Polymermischungen
5. Copolymere und Brushes
6. Polymeradsorption
7. Netzwerke und Gele
8. Dynamische Eigenschaften
9. Mathematische Aspekte der theoretische Polymerphysik
10. Computersimulationen

• Grundkenntnisse in Thermodynamik und statistischer Physik

• P.G. de Gennes, Scaling Concepts in Polymer Physics

• Ziele der Festigkeitslehre

Möglichkeiten und Grenzen einer Beschreibung von Versagensvorgängen mit Hilfe struktur- und kontinuumsmechanischer Methoden
• Grundlagen der Elastizitätstheorie

Einführung allgemeiner BegriffeBereitstellung von Methoden zur Berechnung von Spannungen, Dehnungen, Veschiebungen
• Analyse versagensrelevanter Beanspruchungen

Spannungen und Verformungen im Umfeld von Kerben und  Rissen
• VersagenshypothesenVergleich der Aussagekraft verschiedener Hypothesen Normalspannungs-, Schubspannungs-, Vergleichsspannungs-, Energiehypothese)
• Brucheinsatz und -ausbreitung

Kriterien der Bruchmechanik

Vorkenntnisse:
Grundkenntnisse in Experimentalphysik und Mathematik; Interesse an der anwendungsorientierten Entwicklung von insbesondere optischen Methoden zur Bewertung der Festigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit von Bauteilen und zur Bewertung von Versagensvorgängen
Einführende Literatur:

• S. Timoshenko, Strength of Materials I, II, Van Nostrand Reinhold Company, 3. edit. 1978
• H. Neuber, Kerbspannungslehre, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York/Tokyo, 3. Aufl., 1985
• H.G. Hahn, Bruchmechanik, Einführung in die theoretischen Grundlagen, Teubner,

• Veränderliche Sterne
• Aufbau der Milchstrasse und interstellare Materie
• Extragalaktische Systeme
• Kosmologie

• Grundvorlesungen in Physik (2 - 4 Semester);  Einführung in die Astronomie und Astrophysik I

• A. Unsöld, B. Baschek, Der Neue Kosmos, 5. Auflage, Springer (1991)
• H. Karttunen u.a., Astronomie, Springer (1990)

• Vorkenntnisse im Bereich der Polymerphysik sind nicht gefordert. Benötigt werden  nur Grundkenntnisse der statistischen Thermodynamik.

•  G. Strobl, The Physics of Polymers, Springer 97 Kapitel 2 + 3

• Elektrizität

Elektrostatik
Elektrischer Strom
• Elektrodynamik

Ströme und magnetische Felder
Materie im Magnetfeld
Wechselströme
Elektromagnetische Wellen
• Optik

Geometrische Optik
Wellenoptik
• Wellen und Teilchen
• Das Atom, Elemente der Quantenmechanik
• Kerne und Elementarteilchen

• Demtröder, Experimentalphysik II
• Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik

• Quantenmechanik
• spezielle Relativitätstheorie

• M. Veltman, Diagrammatica

• Quantenmechanik
• spezielle Relativitätsheorie

• D. Ebert, Eichtheorien
• L. Okun, Physik der Elementarteilchen

1. Das Kristallgitter und seine Symmetrien
2. Gitterschwingungen, Phononen
3. Elektronen in periodischen Potentialen
4. Dynamik der Elektronen im Festkörper
5. Dielektrische Eigenschaften der Festkörper
6. Magnetische Eigenschaften von Festkörpern
7. Supraleitung

• Quantenmechanik I, an einigen wenigen Stellen statistische Mechanik

Die Vorlesung orientiert sich i.w. an

• N. Ashcroft, D. Mermin, Solid State Physics, Holt, Rinehard, and Winston, Philadelphia, 1976

• H. Haken, Quantenfeldtheorie des Festkörpers, Teubner, Stuttgart, 1973
• C. Kittel, Quantum Theory of Solids, Wiley, NY, 1963
• J. Ziman, Principles of the Theory of Solids, Cambridge, 1964
• O. Madelung, Festkörpertheorie I, II, III, Springer, Heidelberg, 1972

• P.M. Chaikin, T.C. Lubensky: Principles of Condensed Matter Physics, Cambridge University Press, 1995

• Halbleiterphysik I (WS 98/99):
• Kristallgitter und elektronische Bandstruktur von Halbleitern
• Ladungsträgerstatistik
• elektronischer Transport
• Halbleiterphysik II (SS 99):
• Quantisierungseffekte in Halbleitern
• Dynamik von Ladungsträgern
• Halbleiterbauelemente

• Vorlesungen über die Physik kondensierter Materie

• Ibach/Lüth, Festkörperphysik
• G. Burns, Solid State Physics
• K. Seeger, Semiconductor Physics
• P.Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors

1. Grundbegriffe der Hlableiterphysik

(Blochwellen, Bänder, Dispersionsrelationen, Brillouinzonen, effektive Masse, Dotierung, Elektronen- und Löcher-transport, p-n-Übergang, Halbleiteroberflächen etc.)
2. Optische Prozesse in Halbkeitern

(Band-Band-Absorption, Exzitonen-Absorption, Luminiszens, Photoleitung ect.)
3. Messung von Halbleiterparametern

(Majoritätsladungsträgerparameter, Minoritätsladungsträgermarameter)