Physics 2 for Geodesists

Module PH9026

This module handbook serves to describe contents, learning outcome, methods and examination type as well as linking to current dates for courses and module examination in the respective sections.

Basic Information

PH9026 is a semester module in German language at Bachelor’s level which is offered in summer semester.

This Module is included in the following catalogues within the study programs in physics.

  • Service Modules for Students of other Disciplines

If not stated otherwise for export to a non-physics program the student workload is given in the following table.

Total workloadContact hoursCredits (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Responsible coordinator of the module PH9026 is Friedrich Simmel.

Content, Learning Outcome and Preconditions

Content

Die Vorlesung Physik für Geodäten 2 ist der zweite Teil einer zweiteiligen Experimentalvorlesung, in der die Grundlagen der Physik für Studenten des Studiengangs Geodäsie und Geoinformation dargestellt werden.

Teil 2 der Vorlesung behandelt die Elektrizitätslehre, Optik, sowie Grundzüge der Atom- und Quantenphysik.

Im Detail befasst sich die Vorlesung mit:

1. Elektrizitätslehre

Elektrostatik:

- Ladungen, Coulombsches Gesetz, elektrisches Feld, Gaußsches Gesetz

- elektrisches Potential, Arbeit, Spannung, Poisson-Gleichung

- Felder spezieller Ladungverteilungen: Monopol, Punkt-, Linien-, Flächenladung, Dipole

- Dipole in externen Felder, Kondensatoren, Kapazität, Ladeenergie

- Materie im elektrischen Feld, Polarisation, Dielektrika, Permittivität und Suszeptibilität, Elektrostatik im Medium

Elektrischer Strom:

- Definition, Strom, Stromdichte, Kontinuitätsgleichung

- elektrischer Widerstand und Ohmsches Gesetz

- elektrische Arbeit und Leistung

- Schaltkreise: Kondensatorschaltung, Kirchhoffsche Regeln

Magnetostatik:

- Permanentmagnete und magnetische Felder von Strömen

- Magnetfeldstärke und magnetische Erregung

- Quellfreiheit des magnetischen Feldes und Amperesches Gesetz, Gesetz von Biot Savart

- Felder in Leiterschleifen und Spulen

- Lorentzkraft, magnetischer Dipol im Feld

- Magnetfelder in Materie: Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus

Zeitlich veränderliche Felder:

- Induktion und Induktionsgesetz, Lenzsche Regel, Transformator

- Verschiebungsstrom, Maxwellgleichungen (Zusammenfassung)

- Elektromagnetische Schwingungen, Schwingkreis, Hertzscher Dipol, elektromagnetische Wellen

2. Optik:

- Licht und Lichtgeschwindigkeit, Huygenssches Prinzip, Fermatsches Prinzip

Geometrische Optik:

- Reflexion und Brechung, Totalreflexion, Reflexion und Brechung an sphärischen Oberflächen (Kugelspiegel, Linse)

- Linsen, Linsenschleiferformel, Gaußsche Linsenformel, Abbildung mit Linsen

- Linsenkombinationen und Optische Geräte: Das Auge, Lupe, Fernrohr, Mikroskop

Wellenoptik:

- Dispersion, Polarisation, Brewster-Winkel, Doppelbrechung

- Interferenz an dünnen Schichten, Interferometer, Interferenz am Doppelspalt

- Beugung, Beugung am Spalt, Auflösung und Rayleigh-Kriterium

3. Moderne Physik:

- Atom- und Quantenphysik: Welle-Teilchen-Dualismus, Photoeffekt, Compton-Streuung, Materiewellen

- Unschärferelation, Schrödingergleichung, Tunneleffekt

- Atome und Atomspektren: Bohrsches Atommodell, Bahndrehimpuls, Spin, Aufbau des Periodensystems

- Laser

- Kristalle und Grundzüge der Festkörperphysik: Leiter, Isolatoren, Halbleiter, Diode, Diodenlaser

- Kern- und Teilchenphysik: Bindungsenergie, Bethe-Weizsäcker-Formel, Radioaktivität, Kernspaltung, Standardmodell

Learning Outcome

Die Studenten sollten nach der Vorlesung einen guten Überblick über die Grundlagen der Elektrizitätslehre und Optik haben und dabei die Fähigkeit zum selbstständigen Lösen von einfachen Problemen aus diesen Bereichen erworben haben.

Die Studenten sollten ferner einen Einblick in die Grundzüge der modernen Physik erlangt haben.

Preconditions

Experimentalphysik 1 für Geodäsie
Mathematik (Geometrie, Algebra, Differential- und Integralrechnung)

Courses, Learning and Teaching Methods and Literature

Courses and Schedule

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 5 Physik II für Geodäsie und Geoinformation Simmel, F. Dienstag, 15:00–18:15
sowie einzelne oder verschobene Termine
sowie Termine in Gruppen

Learning and Teaching Methods

Vortrag und Vorlesung

Vorführexperimente

Media

Tafelanschrieb, Powerpoint, Videos

Literature

Wolfgang Demtröder Experimentalphysik 2: Elektrizität und Optik, 6. Auflage, Springer-Verlag (2012)

Paul Dobrinski, Gunter Krakau, Anselm Vogel:
Physik für Ingenieure, 12. Auflage,
Teubner (2009)

Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
Physik für Ingenieure, 11. Auflage,
Springer-Verlag (2012)

Paul A. Tipler, Gene Mosca: Physik: für Wissenschaftler und Ingenieure, 6. Auflage, Springer-Verlag (2009)

Stephan W. Koch (Herausgeber), David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker
Physik, 2. Auflage, Wiley-VCH (2009)

Module Exam

Description of exams and course work

In a written exam the learning success is checked using comprehension questions and calculation problems.

Condensed Matter

When atoms interact things can get interesting. Fundamental research on the underlying properties of materials and nanostructures and exploration of the potential they provide for applications.

Nuclei, Particles, Astrophysics

A journey of discovery to understanding our world at the subatomic scale, from the nuclei inside atoms down to the most elementary building blocks of matter. Are you ready for the adventure?

Biophysics

Biological systems, from proteins to living cells and organisms, obey physical principles. Our research groups in biophysics shape one of Germany's largest scientific clusters in this area.