Modulbeschreibung

Physik 3: Optik und Wellen

Kurzzeichen:
M_Phy3
Unterrichtssprache:
Deutsch
ECTS-Credits:
4
Arbeitsaufwand (h):
120
Leitidee:

Die Studierenden

  • haben die grundlegenden Zusammenhänge der Physik im Bereich der Wellenlehre und der Optik in Form der Grundgesetze, der Erhaltungssätze und physikalischer Konzepte verstanden und können sie auf konkrete Situationen anwenden. 

  • können physikalische Situationen erfassen, physikalische Systeme modellieren, Modelle weiterentwickeln und verfeinern und qualitative und quantitative Ergebnisse aus den Modellen gewinnen. 

  • lernen die physikalische Denk- und Arbeitsweise als Teil der modernen Denk- und Arbeitsweise des Ingenieurs kennen und können diese anwenden. Dazu gehören Methoden wie das Experimentieren, das Modellieren bzw. Idealisieren und das Analogiedenken.

Modulverantwortung:
Prof. Dr. Michler Markus
Lehrpersonen:
Prof. Dr. Michler Markus
Standort (angeboten):
Buchs, Lerchenfeld St.Gallen
Vorausgesetzte Module:
Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik BB STD_24(Empfohlenes Semester: 3)Kategorie:Grundlagenmodule (GLM)
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik VZ STD_24(Empfohlenes Semester: 3)Kategorie:Grundlagenmodule (GLM)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 3)Kategorie:Grundlagenmodule (GLM)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 3)Kategorie:Grundlagenmodule (GLM)
Bemerkungen:

Das Modul findet im Herbstsemester statt.

Modulbewertung:
Note von 1 - 6

Leistungsnachweise und deren Gewichtung

Modulschlussprüfung:
Schriftliche Prüfung, 90 Minuten
Während der Unterrichtsphase:

 Es werden 4 Kurztests geschrieben, von denen die besten 3 in die Zwischennote eingehen.

Bewertungsart:
keine Note oder Wertung
Gewichtung:

Es finden 4 Kurztests (Gewicht 30%) sowie eine abgesetzte Modulschlussprüfung (Gewicht 70%) statt.

Bemerkungen:

Inhalte

Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):

Die Studierenden

  • haben die grundlegenden Zusammenhänge der Physik im Bereich der Wellenlehre und der Optik in Form der Grundgesetze, der Erhaltungssätze und physikalischer Konzepte verstanden und können sie auf konkrete Situationen anwenden. 

  • können physikalische Situationen erfassen, physikalische Systeme modellieren, Modelle weiterentwickeln und verfeinern und qualitative und quantitative Ergebnisse aus den Modellen gewinnen. 

  • lernen die physikalische Denk- und Arbeitsweise als Teil der modernen Denk- und Arbeitsweise des Ingenieurs kennen und können diese anwenden. Dazu gehören Methoden wie das Experimentieren, das Modellieren bzw. Idealisieren und das Analogiedenken.

Modul- und Lerninhalt:

In diesem Kurs werden die grundlegenden Konzepte der Optik und der Wellenlehre behandelt.  

 

Wellenlehre 

  • Wellengleichung und Wellenfunktionen 
  • Transversal- und Longitudinalwellen; mechanische Wellen; Polarisation 
  • Interferenz von Wellen, Schwebung, stehende Wellen 
  • Energie, Wellenpakete, Gruppengeschwindigkeit 
  • Brechung, Reflexion, Totalreflexion 
  • Dopplereffekt 
  • Akustik 


Optik 

  • Abbildung durch Linsen und Spiegel, Abbildungsgleichung 
  • Mehrlinsensysteme, Transversal- und Angularvergrösserung 
  • Optische Instrumente (Lupe, Mikroskop, Fernrohr, Auge) 
  • Dünnschichtinterferenz, Interferometrie 
  • Beugung und Auflösungsvermögen 
  • Welle-Teilchen Dualismus
Lehr- und Lernmethoden:

Klassenunterricht mit Lehrvortrag, Übungen, Selbststudium, Gruppenarbeiten, etc. 

Lehrmittel/-materialien:

Präsentationsunterlagen, online-Ressourcen (Applets)
Sammlung von Übungsaufgaben & Lösungen
Empfohlene weiterführende Literatur: Paul A. Tipler, Physik

Bemerkungen:

Die Unterrichtsprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch.