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Ultrakurzzeitphysik 2
Ultrafast Physics 2

Modul PH2159

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 2012

Basisdaten

PH2159 ist ein Semestermodul in Deutsch oder 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

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 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2159 ist Reinhard Kienberger.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Quellen und Methoden der Ultrakurzzeitphysik werden vorgestellt:

  • Ultrakurzpulslaser im sichtbaren, ultravioletten und Infrarot-Bereich.
  • Verstärkung, Manipulation und vollständige Charakterisierung von ultrakurzen Lichtpulsen.
  • Erzeugung von Hohen Harmonischen im Extremen Ultraviolett und Attosekundenpulsen.
  • Synchrotrons und Freie Elektronenlaser.
  • Ultrakurzzeitspektroskopie, Anrege-Abfrage-Methoden, Attosekunden-Techniken.

Problemstellungen und Anwendungen der Ultrakurzzeitphysik werden diskutiert:

  • Elektronendynamik in Gasen, Molekülen, Festkörpern und Oberflächenschichtsystemen.
  • Ultraschnelle Dynamik in Wasser, Molekularen Systemen und Farbstoffen.

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage

  • die Quellen ultrakurzer Laserpulse zu kennen und zu beschreiben
  • die verschiedenen Möglichkeiten zur Charakterisierung ultrakurzer Laserpulse zu bewerten und zu unterscheiden
  • die Methoden der Femto- und Attosekundenspektroskopie zu verstehen
  • die Funktionsweise und die Anwendungen von Freie-Elektronenlasern zu kennen
  • Anwendungsgebiete der Attosekundenspektroskopie zu kennen und damit aktuelle Forschungsergebnisse in diesem Forschungsbereich verstehen zu können

Voraussetzungen

Zulassungsvoraussetzungen für das Masterstudium, Vorlesung Ultrakurzzeitphysik 1

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Ultrakurzzeitphysik 2 Iglev, H. Kienberger, R. Do, 10:00–12:00, PH II 127

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden durch Vorträge die theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. In der Vorlesung und in den Unterlagen werden Verweise auf Originalarbeiten gegeben, mit der die Studierenden dazu angeleitet werden, in eigenständiger Erarbeitung und weiterführender Literaturrecherche den Stoff weiter zu vertiefen. Das Gelernte wird direkt bei einer Besichtigung in den Laboren des Lehrstuhls für Laser- und Röntgenphysik am Ende der Vorlesungen und mit einer Exkursion an eine Großforschungsanlage demonstriert.

Medienformen

Vortrag, PowerPoint-Folien (speziell Bilder), Tafelarbeit bei Herleitung von Zusammenhängen

Literatur

Saleh, Teich: Fundamentals of Photonics.

Reider: Photonik

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Erklären Sie die Funktionsweise der CPA (Chirped-Pulse Amplification)-Methode zur Erzeugung ultrakurzer Laserpulse mit extremen Spitzenintensitäten.
  • Wie groß muss die Pulsenergie eines 5 fs Laserpulses sein, dass sie bei einer Fokussierung auf 200 um eine Intensität von 10^15 W/cm^2 erreichen?
  • Was sind die Unterschiede und die Vor- und Nachteile der modernen Pulscharakterisierungsmethoden Intensitäts-Autokorrelation, FROG und SPIDER?
  • Erklären Sie den Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer anhand des semiklassischen Modells (3-step model).
  • Wie erzeugt man isolierte Attosekundenpulse? Wie breit muss das Reflektivitätsspektrum eines XUV-Spiegels (100 eV) sein, dass die mit ihm gefilterte Strahlung eine Pulsdauer von 200 as unterstützt?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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