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Rechnergestützte Physik 2 (Simulation Klassischer und Quantenmechanischer Systeme)
Computational Physics 2 (Simulation of Classical and Quantum Mechanical Systems)

Modul PH2090

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2018 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2018SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH2090 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2090 ist Stefan Recksiegel.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul ist die Fortsetzung des im WS angebotenen Moduls PH2057.

Behandelt werden fortgeschrittene Themen der numerischen Physik.

10. Random Numbers
11. Fourier Transform
12. Nonlinear Systems and Chaos
13. Fractals
14. Time evolution of Quantum Wave Packets
15. Integral Equations
16. Finite Elements
17. Wavelets
18. Quantum Paths via Functional Integration
19. Introduction to Lattice Gauge Theory

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an der Vorlesung sind die Studierenden in der Lage

  • numerische Beschreibungen von klassischen und quantenmechanischen Systemen aufzustellen und zu lösen.
  • gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen, Monte-Carlo Methoden und Chaostheorie anzuwenden.
  • fortgeschrittene numerische Methoden aus der aktuellen Forschung zu kennen (und zu bewerten).

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen, aber Kenntnisse des Inhalts des Moduls PH2057 werden dringend empfohlen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden die Lerninhalte zunächst theoretisch auf einer elektronsichen Tafel erläutert (der Anschrieb kann jeweils direkt nach der Vorlesung als PDF von der Webseite der Vorlesung heruntergeladen werden) und dann mit Hilfe des Computeralgebrasystems Mathematica praktisch vorgeführt. Wann immer möglich werden Vorschläge von Studierenden zur Implementierung in der Vorlesung gesammelt und direkt ausprobiert, wenn ein offensichtlicher Ansatz nicht funktioniert (z.B. numerische Instabilität), wird der Grund diskutiert und eine Alternative gesucht.

Übungsblätter, die häufig die Reproduktion der Ergebnisse aus der Vorlesung einschliessen, werden zunächst individuell bearbeitet und dann in der Gruppe diskutiert.

Medienformen

Anschrieb auf dem elektronischen Whiteboard, Demonstrationen in Mathematica, C und Python; Übungsblätter. Begleitende Webseite: http://users.ph.tum.de/srecksie/lehre

Literatur

Ein grosser Teil des Materials wird in "“Computational Physics: Problem Solving with Computers", Landau, Paez and Bordeianu, Wiley-Vch, ISBN 3527406263, behandelt. Für das letzte Kapitel verwenden wir Lepage’s "“Lattice QCD for novices"”, http://arxiv.org/abs/hep-lat/0506036.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Leiten Sie die Formel für die diskrete Fouriertransformation her, indem Sie das Integral in der kontinuierlichen Fouriertransformation mit Hilfe der Trapezregel berechnen. Wie viele Terme müssen berechnet werden um N Datenpunkte zu transformieren?
  • Geben Sie die DGL an, durch die ein allgemeines Pendel mit Reibung und periodischer treibender Kraft beschrieben wird. Wie würden Sie diese DGL numerisch lösen? Skizzieren Sie Bahnkurven im Phasenraum.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Rechnergestützte Physik 2
Fr, 12.10.2018, 13:15 bis 14:45 PH: 2502
bis 24.9.2018 (Abmeldung bis 5.10.2018)
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