EINFÜHRUNG IN DIE PHYSIK II - ELEKTRODYNAMIK UND OPTIK VORLESUNG SOSE 2020 FÜR BIOWISSENSCHAFTLER - UNI ...
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Vorlesung SoSe 2020
Einführung in die Physik II
Elektrodynamik und Optik
für Biowissenschaftler
Prof. Dr. Holger J. Podlech
Institut für Angewandte Physik
Goethe Universität Frankfurt am Main
H. Podlech 1
H. Podlech 2
Einführung in die Physik II
Elektrodynamik
Schwingungen und Wellen
Optik
„Moderne Physik“
H. Podlech 3
Einführung in die Physik II
Es gilt die Prüfungsordnung der Physik für alle Studierenden
Pflichtveranstaltung
Vorlesung (3 SWS), Do 13-14 Uhr, Fr 8-10 Uhr
Übungen (1 SWS)
Klausur
H. Podlech 4
Einführung in die Physik II
Aufgrund der Corona-Krise wird es bis auf
Weiteres keine Präsenzveranstaltungen geben!!
Es besteht Zugriff auf aufgezeichnete Vorlesungen
(siehe Link unten):
http://electure.studiumdigitale.uni-frankfurt.de/index.php?cat=1&sem=11&videolist=808
Die Vorlesungen sind für ihr temporäres Selbststudium bereitgestellt. Wir empfehlen
Ihnen mindestens zwei Vorlesungen pro Woche zu bearbeiten, dies entspricht dem
normalen Vorlesungsbetrieb. Wie Sie sich die Vorlesungen einteilen, liegt bei Ihnen.
H. Podlech 5Übungen
Nachbereitung der Vorlesung
Selbstkontrolle
Klausurvorbereitung
H. Podlech 6Übungen
Insgesamt 10 Übungsblätter mit je 20 Punkten (200 P)
Zulassungsvoraussetzung zur Klausur:
50% (100 P)
Zusätzlich wird es 2 Übungsblätter (je 20 P) als Bonus geben
H. Podlech 7Übungen
Jeweils maximal 4 Studierende können eine Gruppe bilden
Pro Gruppe muss nur ein Lösungsblatt abgegeben werden
Gruppe bleibt bis Semesterende zusammen
Bitte immer alle Namen der Gruppe auf
die abgegebenen Lösungen schreiben
H. Podlech 8Termine für die Übungen
Tag Zeit Raum Nmax Tutor
Mittwoch 12.00-13.00 Phys __.102 25 Tatjana Schusser
Mittwoch 13.00-14.00 Phys _ _.101 25 Tatjana Schusser
Donnerstag 10.00-11.00 Phys _ _.101 25 Virginia Britten
Mittwoch 11.00-12.00 Phys _ 0.222 15 Patrick Müller
Mittwoch 11.00-12.00 Phys 02.201a 25 Maurice Fröhlich
Donnerstag 11.00-12.00 Phys 02.201b 25 Virginia Britten
Donnerstag 11.00-12.00 _ _.401 25 Jan Philipp Kress
Donnerstag 12.00-13.00 Phys 02.201a 25 Maurice Fröhlich
Donnerstag 12.00-13.00 Phys _ _.102 25 Jan Philipp Kress
Donnerstag 12.00-13.00 OSZ S4 20 Patrick Müller
Donnerstag 14.00-15.00 Phys 02.201a 25 Christian Benzing
Donnerstag 15.00-16.00 Phys 02.201a 25 Christian Benzing
Online-Anmeldung über das Physik-eLearning-System
Bei n=Nmax ist die jeweilige Gruppe geschlossen
Anmeldung ab dem 23.4.2020 um 18:00 Uhr
H. Podlech 9Tutoren Kurs-Koordinator
• Christian Benzing Patrick Müller
Benzing.c@t-online.de
p.mueller@iap.uni-frankfurt.de
• Virginia Britten
Britten@iap.uni-frankfurt.de Malte Schwarz (stellv.)
• Tatjana Schusser schwarz@iap.uni-frankfurt.de
Tatjana.schusser@outlook.de
• Jan Kress
philipp_k_96@hotmail.de
• Maurice Fröhlich
Maurice.froehlich@stud.uni-frankfurt.de
H. Podlech 10Räume der Übungsgruppen
Bis auf Weiteres keine Präsenzübungen
Phys _ _.102/101
Phys 02.201a/b
Stockwerk | Spange | Raum Phys _0.222
Phys _ _.401
H. Podlech 11Übungen
Erstes Aufgabenblatt Mi, 29.04.2020 (online)
Erster Übungsgruppentermin 06/07.05.2020
Abgabe Aufgabenblatt 1 online bis zum ersten Übungs-
Gruppentermin (Siehe Folie 14)
Die folgenden Aufgabenblätter werden jeweils in der
folgenden Woche fällig (Siehe Folie 14)
Die Abgabewoche wird auf den Übungsblättern zusätzlich
für Sie angegeben
H. Podlech 12Übungen
Das erste Aufgabenblatt ist eine Wiederholung Mathematik
und dient als Bonusblatt (zusätzliche Punkte möglich).
Gegen Ende des Semesters wird es ein zweites Bonus
Blatt geben
Endgültige Einteilung der Gruppen im Laufe der KW18
(27.4 bis 1.5)
Übungen und Lösungen online auf http://linac-world.de
oder auf eLearning:
https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto.php?target=root_1
H. Podlech 13Übungen
Abgabe der Übungsblätter:
Die Übungsaufgaben werden jeden Dienstag Abend im E-Learningportal und auf
der Homepage zur Verfügung gestellt. Die Abgabe erfolgt spätestens zu ihrem
Tutorien-Termin, per Email, an ihren zugehörigen Tutor. Das Format ihrer Abgabe
wird zu Korrekturzwecken als PDF gefordert. Entsprechende Apps zur
Konvertierung sind kostenlos erhältlich. Einige Beispiele(keine Haftung):
Windows: https://de.wikihow.com/Ein-Bild-in-ein-PDF-umwandeln
Android:
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.camscanner.pdfscanner&hl=de
IOS: https://apps.apple.com/de/app/foto-pdf/id993438771
Abgaben dürfen sowohl handschriftlich als auch in elektronischer Form (Word,
LaTeX) erfolgen.
Tutorien:
Aufgrund der aktuellen Lage kann kein (Präsenz) Vorlesungs- und Tutorienbetrieb
stattfinden. Die Vorlesungen werden ihrerseits in Eigenstudium, mit Hilfe der
bereitgestellten Videos erarbeitet. Für die Zeit der Corona-Einschränkungen
bieten wir Ihnen ein wöchentliches Zoomgruppentelefonat mit Ihrem Tutor an. Hier
können Sie Fragen zur Vorlesung und den Übungsaufgaben stellen. Nach
Einteilung der Übungsgruppen wird sich ihr Tutor mit ihrer Gruppe in Verbindung
setzen.
H. Podlech 14Einschreibung in die Tutorien
Die Einschreibung in die Tutorien findet über das E-Learningportal statt. Hierfür
melden Sie sich in dem Kurs „Einführung in die Physik II 2020“ (Passwort: physik2)
mit Hilfe ihres E-Learning-Accounts an.(s-Nummer@stud.uni-frankfurt.de)
Hier der Direktlink zum Kurs:
https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto_FB13-PhysikOnline_cat_11356.html
Alternativ finden Sie unter Experimentalphysik -> Podlech den Kurs zur Vorlesung.
Tragen Sie sich in dem Ordner „Tutorien“ in Ihr gewünschtes Tutorium ein.
Die Anmeldung zu den Tutorien wird am Donnerstag den 23.4.2020 um 18:00 Uhr
freigeschaltet.
Sollte ihr Wunschtermin bereits voll sein, müssen Sie sich einen anderen Termin
aussuchen. Sollte es Ihnen wirklich nur zu einem Termin möglich sein und dieser ist
bereits voll, melden Sie sich zu einem anderen Termin an und melden Sie sich bei
P.Mueller@iap.uni-frankfurt.de. Aufgrund des Raumbuchungssystems ist es uns
nicht möglich Tutorien zu anderen Terminen anzubieten.
H. Podlech 15Skript
Alle Folien werden als pdf online gestellt
(Homepage + Physik_eLearning)
http://linac-world.de
Lehre
SoSe 2020
Vorlesung Physik II
user: physik2
pw: elektro
H. Podlech 16Physik eLearning
e-Learning Plattform
https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto.php?target=root_1
Login: HRZ-Zugangsdaten
Experimentalphysik
Podlech
Einführung in die Physik II SS2019
Passwort: physik2
Tutorien
Aktionen: Beitritt zum jeweiligen Tutorium
H. Podlech 17Klausur
Die bestandene Klausur ist Voraussetzung zum Modulabschluss
Klausur darf maximal 2 mal wiederholt werden
1. Klausur
Voraussichtlich: Montag, 05. Oktober 2020
10.00-12.00
2. Klausur
Voraussichtlich: Freitag, 15. Januar 2021
16.00-18.00
H. Podlech 18Klausur
1. Fall: 1. Klausur bestanden und mit Note zufrieden OK
2. Fall: 1. Klausur bestanden und mit Note NICHT zufrieden
Antrag auf Zulassung zur Notenverbesserung nicht mehr notwendig.
Anmeldung zur nächsten Klausur nur im Prüfungsamt Physik möglich.
Keine online Anmeldung möglich. Die bessere Note zählt.
3. Fall: 1. Klausur nicht bestanden Anmeldung zur Nachklausur innerhalb
der Frist. 2. Klausur bestanden und mit Note zufrieden OK
4. Fall: 1. Klausur nicht bestanden, 2. Klausur bestanden und mit Note
NICHT zufrieden
Antrag auf Zulassung zur Notenverbesserung nicht mehr notwendig.
Anmeldung zur nächsten Klausur nur im Prüfungsamt möglich.
VorläufigDie bessere Note zählt.
Keine online Anmeldung möglich.
H. Podlech 19Klausur
5. Fall: 1. und 2. Klausur nicht bestanden,
Anmeldung zur nächsten Klausur innerhalb der Fristen.
3. Klausur bestanden OK
6. Fall: 1., 2. und 3. Klausur nicht bestanden
Antrag innerhalb von 4 Wochen nach Bekanntgabe der Ergebnisse
der letzten Klausur auf Zulassung zu einer mündlichen Prüfung
Terminvereinbarung individuell
Bei Bestehen: Note automatisch 4.0
Vorläufig
H. Podlech 20Klausur
• Anmeldung: online (Fristen beachten!!)
• Voraussetzung: 50% (100 P) der erreichbaren Punkte in den Übungen
• Rücktritt: Mit Attest
• Es erfolgt keine automatische Anmeldung für eine Nachklausur
• Musterklausur gegen Ende des Semesters online
• Formelsammlung wird gestellt
• 1 Din-A4 Seite als Spickzettel erlaubt (Vordrucke stehen online)
H. Podlech 21Weiteres
• Schwangerschaft (Gefährdungsbeurteilung): Bis
auf Weiteres ohne Relevanz
• Anmeldungsfristen
• Email an p.mueller@iap-uni-frankfurt.de (und ggf.
an h.podlech@iap.uni-frankfurt.de in cc)
• Studierende der TU Darmstadt (RMU
Universitäten) können grundsätzlich teilnehmen
H. Podlech 22Vorlesung - Literatur
• Ulrich Haas, „Physik für Pharmazeuten und Mediziner“, Wiss. Verlags-Ges.
• Haliday, „Physik“,
• Vogel, „Gerthsen Physik“, Springer
• Tipler, „Physik“, Spektrum
• Giancoli, „Physik“, Pearson Studium
• Stuart, Klages, „Kurzes Lehrbuch der Physik“, Springer
• Holzner, „Physik für Dummies“, Wiley-VCH
• Walcher, „Praktikum der Physik“, Teubner
• Walcher, „Physik für Mediziner“, Teubner
H. Podlech 23H. Podlech 24
Physiko-Chemische Eigenschaften der Membranmoleküle bestimmen die Membraneigenschaften H. Podlech 25
Sinneswahrnehmung
Die Wahrnehmung der Umwelt mittels Sinnesorganen beruht i.A. auf der
physikalischen Wechselwirkung mit einem Sinnesorgan
Licht: Auge, Umwandlung von Licht in elektrische Reize
Wärme (IR-Strahlen): Wärme/Kälte-Rezeptoren
Schall: Umwandlung von Schallschwingungen in elektrische Reize
Druck: Drucksensoren
Bewegung: Bewegungssensoren (Innenohr)
Elektrische und magnetische Felder: Insbesondere bei bestimmten Tierarten
H. Podlech 26Vorlesung - Inhalt
Schwingungen und Wellen
• Einfache harmonische Bewegung
• Pendel und Feder
• Gedämpfte harmonische Bewegung
• Wellenbewegung
• Eigenschaften einer Welle
H. Podlech 27Vorlesung - Inhalt
Elektrostatik I Elektrostatik II
• Elektrische Ladung • Kapazität
• Leiter und Isolatoren • Plattenkondensator
• Elektrostatische Aufladung • Kugelkondensator
• Coulomb-Gesetz • Kombination von Kondensatoren
• Elektrische Kraft • Energie eines Kondensators
• Dielektrizität • Dielektrika
• Ladungsverteilungen • Polarisation
• Elektrisches Feld
• Gaußsches Gesetz
• Influenz
• Energie des elektrischen Feldes
• Elektrostatisches Potenzial
H. Podlech 28Vorlesung - Inhalt
Elektrischer Strom Magnetostatik
• Stromstärke und Ampere • Magnete
• Driftgeschwindigkeit der Elektronen • Magnetisches Feld
• Widerstand R • Vektorprodukt
• Ohmsches Gesetz • Kraft auf bewegte Ladung
• Spezifischer Widerstand • Magnetfeld der Erde
• Temperaturabhängigkeit von R • Kraft auf einen Strom führenden Leiter
• Leistungsverlust • Hall-Effekt
• Parallel-/Reihenschaltung von R • Amperesches Gesetz
• Batterien • Formen magnetischer Felder
• Kirchhoffsche Regeln • Elektromagnete
• Messinstrumente • Magnetisches Moment
• Solarzellen
H. Podlech 29Vorlesung - Inhalt
Induktion Elektrodynamik I
• Magnetischer Fluss • Zeitabhängige Ströme und Spannungen
• Faradaysches Gesetz • RC-Kreis
• Induktionsspannung • RL-Kreis
• Generatoren • LC-Kreis
• Induktivität • Gleichstrom RCL-Kreis
• Selbstinduktion/Lenzsche Regel • Wechselstrom
• Energie einer Induktivität • Verluste beim Wechselstrom
• Spule im Wechselstromkreis
• Kondensator im Wechselstromkreis
• Wechselstrom RCL-Kreis
• Resonanz
• Transformatoren
• Resonatoren und Anwendungen
• Tumortherapie
H. Podlech 30Vorlesung - Inhalt
Elektrodynamik II Optik I
• Maxwellsche Gleichungen • Reflexion
• Elektromagnetische Wellen • Snellius Gesetz
• Ausbreitung EM Wellen • Brechungsindex
• Energiedichte EM Wellen • Dispersion
• Strahlungsdruck • Totalreflexion
• Antennen • Spiegel (eben, konkav, konvex)
• Polarisierung von Licht • Reelle und virtuelle Bilder
• Die Natur des Lichts • Linsen (konvex, konkav)
• Strahlengang und Hauptstrahlen
• Aberration
• Dioptrien
H. Podlech 31Vorlesung - Inhalt
Optik II Optik III
• Linsenkombinationen • Wellennatur des Lichts
• Menschliches Auge • Überlagerung von Wellen
• Kamera • Interferenz am Doppelspalt
• Mikroskop • Gangunterschied
• Teleskop • Konstruktive u. destruktive Interferenz
• Interferenz an dünnen Schichten
• Vergütung optischer Flächen
• Interferometer
• Beugung am Spalt
• Auflösungsvermögen
H. Podlech 32Vorlesung - Inhalt
Ursprünge der Quantentheorie Atomspektren
• Grenzen der klassischen Physik • Frühe Atommodelle
• Strahlung schwarzer Körper • Bohrsches Modell des Wasserstoffs
• Quantisierung der Energie • Energieniveaus
• Lichtelektrische Effekt • Abstrahlung und Absorption
• Röntgenstrahlung • Spektrallinien
• Compton-Effekt • De-Broglie-Wellen
• Materiewellen • Wasserstoffatom u. Quantenmechanik
• Unschärferelation • Viel-Elektronenatome, Quantenzahlen
• Tunneleffekt • Periodensystem der Elemente
• Materie und Antimaterie • Messung von Spektrallinien
• Laser
H. Podlech 33Sie können auch lesen
