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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

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

Whether the module’s courses are offered during a specific semester is listed in the section Courses, Learning and Teaching Methods and Literature below.

available module versions
WS 2021/2WS 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 in the version of WS 2018/9 was 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)DatesLinks
PR 4 Electronics Lab Course (Analog Circuits) Böni, P.
Assistants: Kleinhans, M.
dates in groups
PR 1 FOPRA Experiment 75: Particle Physics with the Computer Fabbietti, L.
Assistants: Serksnyte, L.
current
PR 1 FOPRA Experiment 01: Ballistic Transport (Pinball with Electrons) Finley, J.
Assistants: Fust, S.
current
PR 1 FOPRA Experiment 02: Measurement of the Radon Concentration in Room Air Schönert, S.
Assistants: Comellato, T.
PR 1 FOPRA Experiment 07: Molecular Motors Bausch, A.
Assistants: Engelbrecht, L.
current
PR 1 FOPRA Experiment 08: High Resolution X-Ray Diffraction Stutzmann, M.
Assistants: Höldrich, T.
current
PR 1 FOPRA Experiment 09: Capacitive Properties of a Gold/Electrolyte Interface Krischer, K. current
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: Schröder, C.Shirvanyan, V.
current
PR 1 FOPRA Experiment 14: Optical Absorption Finley, J.
Assistants: Müller, K.
current
PR 1 FOPRA Experiment 15: Quantum Information Using Nitrogen-Vacancy Centers In Diamond Finley, J.
PR 1 FOPRA Experiment 16: Josephson Effects in Superconductors Gross, R.
Assistants: Nojiri, Y.
current
PR 1 FOPRA Experiment 18: DNA Cleaving and Gene Repression using CRISPR/Cas Simmel, F.
Assistants: Givelet, L.Wang, T.
PR 1 FOPRA Experiment 21: Lifetime Measurement Fabbietti, L.
Assistants: Klemenz, T.
current
PR 1 FOPRA Experiment 22: Laser-Induced Current Transient Technique Bandarenka, A.
Assistants: Sarpey, T.
PR 1 FOPRA Experiment 23: Ferromagnetic Resonance (FMR) Back, C.
Assistants: Korniienko, A.Pietanesi, L.
PR 1 FOPRA Experiment 24: Field-Effect Transistor (MOSFET) Finley, J.
Assistants: Strohauer, S.Thurn, A.
current
PR 1 FOPRA Experiment 25: Motion Tracking of Active Janus Microswimmers Simmel, F.
Assistants: Bogawat, Y.
PR 1 FOPRA Experiment 27: Neutrino Mass Analysis with KATRIN Mertens, S.
Assistants: Köhler, C.
PR 1 FOPRA Experiment 28: Semiconductor Photoelectrochemistry Sharp, I.
Assistants: Kunzelmann, V.
PR 1 FOPRA Experiment 29: Optical Characterization of Hybrid Perovskites Deschler, F. Sharp, I.
Assistants: Stadlbauer, A.
PR 1 FOPRA Experiment 30: Electrocatalysis (Alkaline Water Electrolysis) Bandarenka, A.
Assistants: Garlyyev, B.Haid, R.
PR 1 FOPRA Experiment 31: Cooperative Behaviour in Networks of Mechanical Oscillators Krischer, K.
Assistants: Wiehl, J.
PR 1 FOPRA Experiment 35: Electron Spectroscopy at Surfaces Barth, J.
Assistants: Allegretti, F.Piquero-Zulaica, I.
current
PR 1 FOPRA Experiment 42: Atomic Force Microscopy Müller-Buschbaum, P.
Assistants: Grott, S.
current
PR 1 FOPRA Experiment 45: Optical Properties of Semiconductor Quantum-Wells Finley, J.
Assistants: Busse, D.Moser, P.
current
PR 1 FOPRA Experiment 50: Photovoltaics Stutzmann, M.
Assistants: Pantle, F.
current
PR 1 FOPRA Experiment 53: Characterization of Polymers with Differential Scanning Calorimetry Papadakis, C.
Assistants: Li, Y.
current
PR 1 FOPRA Experiment 60: Positron-Lifetime Measurements in Solids Hugenschmidt, C.
Assistants: Burwitz, V.
current
PR 1 FOPRA Experiment 61: Neutron Scattering at FRM II Müller-Buschbaum, P.
Assistants: Georgii, R.
current
PR 1 FOPRA Experiment 63: Gamma Spectroscopy Schönert, S.
Assistants: Ponnath, L.
current
PR 1 FOPRA Experiment 72: Laser-Trapping Microscope (Bacterial Flagella) Bausch, A.
Assistants: Englbrecht, F.Ritzer, D.Singh, A.
current
PR 1 FOPRA Experiment 73: DNA Origami Dietz, H.
Assistants: Khoshouei Esfahani, S.Monferrer i Sureda, A.Mykhailiuk, V.Pinner, M.
current
PR 1 FOPRA Experiment 77: Detector Physics (Simulation versus Experiment) Schönert, S.
Assistants: Jenegger, T.
current
PR 1 FOPRA Experiment 79: X-Ray Computed Tomography Pfeiffer, F.
Assistants: Birnbacher, L.Hammel, J.Noichl, W.Viermetz, M.
current
PR 1 FOPRA Experiment 83: Scanning Tunnelling Microscopy & Molecular Imaging Barth, J.
Assistants: Meier, D.Papageorgiou, A.Xu, H.
current
PR 1 FOPRA Experiment 84: Preparation and Properties of Self-Assembled Monolayers Stutzmann, M.
Assistants: Bartl, J.Cattani-Scholz, A.
current
PR 1 FOPRA Experiment 85: Colour-Magnitude Diagrams of Star Clusters: Determining Their Relative Ages current
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: Ketels, J.
current
PR 1 FOPRA Experiment 88: Wave Phenomena in a Double Plasma Experiment Stroth, U.
Assistants: Dörsch, G.Zito, A.
PR 0.1 Instruction for the Advanced Lab Course (FOPRA) Schönert, S. Stutzmann, M. singular or moved dates
eLearning
current

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.

Current exam dates

Currently TUMonline lists the following exam dates. In addition to the general information above please refer to the current information given during the course.

Title
TimeLocationInfoRegistration
FOPRA Experiment 83: Scanning Tunnelling Microscopy & Molecular Imaging
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
Electronics Lab Course (Analog Circuits)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 85: Colour-Magnitude Diagrams of Star Clusters: Determining Their Relative Ages
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 86: Measurement of the Fermi Energy by the Angular Correlation of Gamma-Radiation from Annihilation of Electron-Positron Pairs
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 89: Basic Techniques of Surface Physics
Mon, 2022-05-02 Keine direkte Prüfungsanmeldung. Anmeldung erfolgt durch FOPRA-Betreuende nach Versuchsdurchführung. Siehe https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. // No direct exam registration. Registration via lab course supervisor after experiment. See https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. till 2022-04-30
FOPRA Experiment 89: Basic Techniques of Surface Physics
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 08: High Resolution X-Ray Diffraction
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 09: Capacitive Properties of a Gold/Electrolyte Interface
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 37: Symmetries in Exfoliated 2D Quantum Materials
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 35: Electron Spectroscopy at Surfaces
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 31: Cooperative Behaviour in Networks of Mechanical Oscillators
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 05: Doppler Free Saturated Absorption Spectroscopy
Mon, 2022-05-02 Keine direkte Prüfungsanmeldung. Anmeldung erfolgt durch FOPRA-Betreuende nach Versuchsdurchführung. Siehe https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. // No direct exam registration. Registration via lab course supervisor after experiment. See https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. till 2022-05-01
FOPRA Experiment 05: Doppler Free Saturated Absorption Spectroscopy
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 30: Electrocatalysis (Alkaline Water Electrolysis)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 14: Optical Absorption
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 15: Quantum Information Using Nitrogen-Vacancy Centers In Diamond
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 16: Josephson Effects in Superconductors
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 29: Optical Characterization of Hybrid Perovskites
Mon, 2022-05-02 Keine direkte Prüfungsanmeldung. Anmeldung erfolgt durch FOPRA-Betreuende nach Versuchsdurchführung. Siehe https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. // No direct exam registration. Registration via lab course supervisor after experiment. See https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/fopra/. till 2022-05-01
FOPRA Experiment 28: Semiconductor Photoelectrochemistry
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 12: Introduction to Scanning Electron Microscopy
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 27: Neutrino Mass Analysis with KATRIN
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 24: Field-Effect Transistor (MOSFET)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 21: Lifetime Measurement
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 20: Cloning and Gene Expression
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 02: Measurement of the Radon Concentration in Room Air
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 101: Lithium-Ion Battery
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 100: Construction and Operation of a Microfluidic Device
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 01: Ballistic Transport (Pinball with Electrons)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 18: DNA Cleaving and Gene Repression using CRISPR/Cas
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 23: Ferromagnetic Resonance (FMR)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 26: Silicon-based Photon Detectors in Particle Physics Experiments
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 42: Atomic Force Microscopy
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 45: Optical Properties of Semiconductor Quantum-Wells
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 48: AFM Studies of Self-Assembled DNA Nanostructures
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 50: Photovoltaics
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 53: Characterization of Polymers with Differential Scanning Calorimetry
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 56: Cosmic Messengers: Catch Cosmic Rays with Silicon Photomultipliers
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 60: Positron-Lifetime Measurements in Solids
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 61: Neutron Scattering at FRM II
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 63: Gamma Spectroscopy
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 73: DNA Origami
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 74: Molecular Dynamics
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 75: Particle Physics with the Computer
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 77: Detector Physics (Simulation versus Experiment)
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 103: Computational Design and Structure Prediction of DNA Origami
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
FOPRA Experiment 79: X-Ray Computed Tomography
Mon, 2022-10-24 till 2022-10-23
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