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Advanced Lab Course in Physics for M.Ed. Students

Module PH9130 [FOPRA Edu]

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.

Module version of WS 2018/9 (current)

There are historic module descriptions of this module. A module description is valid until replaced by a newer one.

available module versions
WS 2018/9SS 2011

Basic Information

PH9130 is a semester module in German or English language at Master’s level which is offered every semester.

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

  • Physics Modules for Students of Education

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

Total workloadContact hoursCredits (ECTS)
120 h 48 h 4 CP

Responsible coordinator of the module PH9130 is the Dean of Studies at Physics Department.

Content, Learning Outcome and Preconditions

Content

Im Modul Fortgeschrittenenpraktikum (FOPRA) wird der wissenschaftliche Laboralltag von Physikerinnen und Physikern nachgebildet. Die Studierenden durchlaufen die wesentlichen Phasen der physikalischen Forschung von der Vorbereitung und Durchführung von Experimenten über die Auswertung der gewonnenen Daten bis zur Darstellung und Diskussion der eigenen Ergebnisse im Kontext aktueller Veröffentlichungen.

Hierzu führen die Studierenden in Teams aus i.d.R. drei Studierenden vier Versuche aus dem Katalog des Fortgeschrittenenpraktikums gemeinsam durch. Jeder dieser anspruchsvollen Versuche umfasst dabei insbesondere die Vorbereitung mit Hilfe der Versuchsanleitung ergänzt durch Literaturrecherche mit einführender Besprechung mit dem Versuchsbetreuer, die Durchführung des Versuchs mit Anfertigung eines Protokolls, die Anfertigung einer schriftlichen Ausarbeitung der Versuchsergebnisse und eine Abschlussdiskussion der Ergebnisse mit dem Versuchsbetreuer.

Die dezentrale Struktur des Fortgeschrittenenpraktikums ist ein Alleinstellungsmerkmal der Physikausbildung am Campus Garching. Ganz im Sinne der in der Fachausbildung üblichen engen Verbindung von Forschung und Lehre vermittelt das FOPRA auch den Lehramtsstudierenden einen repräsentativen Querschnitt aktueller Forschungsaktivitäten. Die etwa 50 Versuche des Fortgeschrittenenpraktikums sind thematisch in die Arbeitsgruppen des Physik-Departments und der assoziierten Max-Planck-Institute integriert und werden dort auch durchgeführt. Für die Studierenden bietet sich die Gelegenheit, diverse Forschungsgebiete aktiv an vorderster Front kennen zu lernen.

Learning Outcome

Nach Bestehen des Moduls sind die Studierenden in der Lage,

  • sich weitgehend selbständig auf das Thema eines physikalischen Experiments vorzubereiten,
  • unter Anleitung einen komplexen Versuchsaufbau zu bedienen und ein physikalisches Experiment durchzuführen,
  • alle wichtigen experimentellen Daten während des Versuchs zu dokumentieren,
  • die gewonnen Daten auszuwerten, einen wissenschaftlichen Bericht zu verfassen und die Ergebnisse zu diskutieren, und
  • die grundlegenden Methoden der wissenschaftlichen Literaturrecherche anzuwenden.

Preconditions

PH0001, PH0002, PH0003, PH0004

Courses, Learning and Teaching Methods and Literature

Courses and Schedule

TypeSWSTitleLecturer(s)Dates
PR 4 Electronics Lab Course (Analog Circuits) Böni, P.
Assistants: Kleinhans, M.
dates in groups
PR 1 FOPRA Experiment 01: Ballistic Transport (Pinball with Electrons) Finley, J.
Assistants: Fust, S.
PR 1 FOPRA Experiment 02: Measurement of the Radon Concentration in Room Air Schönert, S.
Assistants: Comellato, T.
PR 1 FOPRA Experiment 05: Doppler Free Saturated Absorption Spectroscopy Rempe, G.
Assistants: Jung, F.
PR 1 FOPRA Experiment 07: Molecular Motors Bausch, A.
Assistants: Bleicher, W.Dehne, H.
PR 1 FOPRA Experiment 08: High Resolution X-Ray Diffraction Stutzmann, M.
Assistants: Hoffmann, T.
PR 1 FOPRA Experiment 09: Capacitive Properties of a Gold/Electrolyte Interface Krischer, K.
Assistants: Fashedemi, O.
PR 1 FOPRA Experiment 12: Introduction to Scanning Electron Microscopy Stroth, U.
Assistants: Balden, M.Dörsch, G.Kremer, K.
PR 1 FOPRA Experiment 13: Laser and Non-Linear Optics Iglev, H.
Assistants: Shirvanyan, V.
PR 1 FOPRA Experiment 14: Optical Absorption Finley, J.
Assistants: Müller, K.
PR 1 FOPRA Experiment 15: Quantum Information Using Nitrogen-Vacancy Centers In Diamond Finley, J.
Assistants: Irber, D.
PR 1 FOPRA Experiment 16: Josephson Effects in Superconductors Gross, R.
Assistants: Nojiri, Y.Rager, G.Wimmer, T.
PR 1 FOPRA Experiment 17: Mößbauer Effect Schönert, S.
Assistants: Wagner, F.
PR 1 FOPRA Experiment 18: DNA Cleaving and Gene Repression using CRISPR/Cas Simmel, F.
Assistants: Givelet, L.Wang, T.
PR 1 FOPRA Experiment 19: Transmission of Beta Particles Through Matter Paul, S.
Assistants: Hollering, A.
PR 1 FOPRA Experiment 20: Cloning and Gene Expression Simmel, F.
Assistants: Falgenhauer, E.Frank, T.
PR 1 FOPRA Experiment 21: Lifetime Measurement Fabbietti, L.
Assistants: Klemenz, T.
PR 1 FOPRA Experiment 22: Laser-Induced Current Transient Technique Bandarenka, A.
Assistants: DIng, X.
PR 1 FOPRA Experiment 23: Ferromagnetic Resonance (FMR) Back, C.
Assistants: Meier, T.
PR 1 FOPRA Experiment 24: Field-Effect Transistor (MOSFET) Finley, J.
Assistants: Volkovskyi, A.
PR 1 FOPRA Experiment 25: Motion Tracking of Active Janus Microswimmers Simmel, F.
Assistants: Bogawat, Y.
PR 1 FOPRA Experiment 26: Silicon-based Photon Detectors in Particle Physics Experiments Schönert, S.
Assistants: Simon, F.Windel, H.
PR 1 FOPRA Experiment 35: Electron Spectroscopy at Surfaces Barth, J.
Assistants: Allegretti, F.Haag, F.
PR 1 FOPRA Experiment 42: Atomic Force Microscopy Müller-Buschbaum, P.
Assistants: Kreuzer, L.
PR 1 FOPRA Experiment 45: Optical Properties of Semiconductor Quantum-Wells Finley, J.
Assistants: Simmet, T.
PR 1 FOPRA Experiment 50: Photovoltaics Stutzmann, M.
Assistants: Pantle, F.
PR 1 FOPRA Experiment 53: Characterization of Polymers with Differential Scanning Calorimetry Papadakis, C.
Assistants: Kang, J.
PR 1 FOPRA Experiment 60: Positron-Lifetime Measurements in Solids Hugenschmidt, C.
Assistants: Burwitz, V.
PR 1 FOPRA Experiment 61: Neutron Scattering at FRM II Müller-Buschbaum, P.
Assistants: Georgii, R.
PR 1 FOPRA Experiment 63: Gamma Spectroscopy Schönert, S.
Assistants: Ponnath, L.
PR 1 FOPRA Experiment 65: Positron Emission Tomography (PET) Paul, S.
Assistants: Gutsmiedl, E.
PR 1 FOPRA Experiment 66: Surface Plasmons at a Metal-Insulator Interface Holleitner, A.
Assistants: Kastl, C.Zimmermann, P.
PR 1 FOPRA Experiment 72: Laser-Trapping Microscope (Bacterial Flagella) Bausch, A.
Assistants: Englbrecht, F.Ritzer, D.Tych, K.
PR 1 FOPRA Experiment 73: DNA Origami Dietz, H.
Assistants: Khoshouei Esfahani, S.Monferrer i Sureda, A.Mykhailiuk, V.Pinner, M.
Wed, 09:00–17:00, ZNN 2.003
Wed, 09:00–17:00, ZNN 2.003
PR 1 FOPRA Experiment 74: Molecular Dynamics Zacharias, M.
Assistants: Westphälinger, P.
PR 1 FOPRA Experiment 75: Particle Physics with the Computer Fabbietti, L.
Assistants: Mihaylov, D.
PR 1 FOPRA Experiment 77: Detector Physics (Simulation versus Experiment) Schönert, S.
Assistants: Klenze, P.
PR 1 FOPRA Experiment 79: X-Ray Computed Tomography Pfeiffer, F.
Assistants: Birnbacher, L.Noichl, W.Viermetz, M.
PR 1 FOPRA Experiment 83: Scanning Tunnelling Microscopy & Molecular Imaging Barth, J.
Assistants: Jing, C.Papageorgiou, A.Ran, W.
PR 1 FOPRA Experiment 85: Colour-Magnitude Diagrams of Star Clusters: Determining Their Relative Ages Bishop, S.
Assistants: Stanciu, I.
PR 1 FOPRA Experiment 86: Measurement of the Fermi Energy by the Angular Correlation of Gamma-Radiation from Annihilation of Electron-Positron Pairs Hugenschmidt, C.
Assistants: Schmidbauer, J.
PR 1 FOPRA Experiment 88: Wave Phenomena in a Double Plasma Experiment Stroth, U.
Assistants: Dörsch, G.Dux, R.
PR 1 FOPRA Experiment 89: Basic Techniques of Surface Physics Barth, J.
Assistants: Allegretti, F.Küchle, J.
PR 0.1 Instruction for the Advanced Lab Course (FOPRA) Schönert, S. Stutzmann, M.
Assistants: Hauptner, A.
singular or moved dates

Learning and Teaching Methods

Die Studierenden führen sechs Versuche aus dem Katalog des Fortgeschrittenenpraktikums in Teams aus i.d.R. drei Studierenden gemeinsam durch. Jeder Versuch umfasst dabei insbesondere

  • die Vorbereitung des Versuchs mit Hilfe der Versuchsanleitung ergänzt durch Literaturrecherche mit einführender Besprechung mit der/m Versuchsbetreuer(in),
  • die Durchführung des Versuchs mit Anfertigung eines Protokolls,
  • die Anfertigung einer schriftlichen Ausarbeitung der Versuchsergebnisse und
  • eine Abschlussdiskussion der Ergebnisse mit der/m Versuchsbetreuer(in).

Media

Diverse experimentelle Aufbauten und Gerätschaften, manuelle und rechnergestützte Messwerterfassung

Literature

Versuchsanleitungen und darin genannte weiterführende Literatur

Module Exam

Description of exams and course work

Das Modul Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum für Lehramtsstudierende (FOPRA) wird als Studienleistung erbracht. Hierzu müssen vier Einzelversuche des FOPRA erfolgreich durchgeführt werden.

Die Bewertung der einzelnen Laborleistung (bestanden/nicht bestanden) erfolgt durch den jeweiligen Betreuer, wobei das Erreichen der angestrebten Lernergebnisse im Fokus der Bewertung liegt. Beispielsweise wird also darauf geachtet, ob sich die Studierenden weitgehend selbständig auf das Thema des physikalischen Experiments vorbereitet haben, ob sie in der Lage waren unter Anleitung einen komplexen Versuchsaufbau zu bedienen und ein physikalisches Experiment durchzuführen, ob sie alle wichtigen experimentellen Daten während des Versuchs dokumentiert haben oder ob sie in der Lage waren, die gewonnen Daten auszuwerten und einen den wissenschaftlichen Ansprüchen genügenden Bericht zu verfassen. Der Workload der vier FOPRA-Versuche beträgt 120 Stunden und somit 4 Credits. Dies entspricht einem Arbeitsaufwand von 30 Stunden pro Versuch bei etwa 12 Präsenz-Stunden, wobei 8 Stunden für die Durchführung und etwa 4 Stunden für Vor- und Nachbesprechung bzw. Diskussion anfallen. In einer „kumulativen Betrachtung“ könnte man einem einzelnen Versuch somit 1 Credit zuordnen.

Exam Repetition

There is a possibility to take the exam in the following semester.

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