course: Quantum Mechanics and Statistics

number:
141265
teaching methods:
lecture with tutorials
media:
computer based presentation, black board and chalk
responsible person:
Prof. Dr. Martin R. Hofmann
lecturer:
Prof. Dr. Martin R. Hofmann (ETIT)
language:
german
HWS:
3
CP:
3
offered in:
summer term

dates in summer term

  • start: Monday the 12.04.2021
  • lecture Mondays: from 10:15 to 11.45 o'clock
  • tutorial Mondays: from 12:15 to 13.00 o'clock

Exams

Die Angaben zu den Prüfungsmodalitäten (im WiSe 2020/2021 | SoSe 2021) erfolgen vorbehaltlich der aktuellen Situation. Notwendige Änderungen aufgrund universitärer Vorgaben werden zeitnah bekanntgegeben.

Date according to prior agreement with lecturer.

Form of exam:oral
Registration for exam:FlexNow
Duration:30min
description of exam:

Änderung der Prü­fungs­form im WiSe 20/21

Die Angaben zu den Prüfungsmodalitäten (im WiSe 2020/2021 | SoSe 2021) erfolgen vorbehaltlich der aktuellen Situation. Notwendige Änderungen aufgrund universitärer Vorgaben werden zeitnah bekanntgegeben.
Form of exam:written
Registration for exam:FlexNow
Date:16.09.2021
Begin:11:30
Duration:90min
Rooms : HGA 10,  HGB 10
Individual appointments of students to each exam location will be issued by the responsible chair.

goals

The students have learned the fundamental concepts of Quantum Mechanics (Schrö­din­ger- Equation, Wave functions, Uncertainty Principle) and Ther­mo­dy­na­mics (Ther­mo­dy­na­mi­c laws, En­tro­py, Distribution functions) and their mathematical application.

content

Mo­der­n electronic and optoelectronic devices are governed by miniaturisation down into the nanometer region. For example, semiconductor lasers as used in DVD-players, or in Te­lecom­mu­nica­ti­ons, consist of complex layer sequences, individual layers being only a few nm thick. If electrons are put into such thin layers, effects base on quantum mechanical laws appear and influence the device behaviour substantially. With other words: the function of modern semiconductor devices relies on quantum mechanical principles and cannot be underastood with classical physics anymore. The lecture covers the fundamentals of quantum mechanical concepts and of thermodynamical statistics. Concepts like the Schrö­din­ger equation, wave functions and expectation values are introduced and the solution of quantum mechanical models is schematically demonstrated on the basis of simple examples (e.g. electron in potential well). Moreover, concepts of statistical thermodynamics (occupation statistics, entropy, thermodynamic laws) which are fundamental for understanding important material properties (e.g. conductivity of semiconductors) are treated.

requirements

keine

recommended knowledge

Fundamentals of Mathematics for Engineers

literature

  1. Lindsay, Peter A. "Einführung in die Quantenmechanik für Elektroingenieure", Oldenbourg, 1975
  2. Schultz, Walter "Einführung in die Quantenmechanik/Skriptum für Elektrotechniker", Vieweg, 1969
  3. Singh, Jasprit "Quantum Mechanics: Fundamentals and Applications to Technology", Wiley & Sons, 1996

miscellaneous

Wichtige Informationen

Um Ihnen die Belegung des Fachs "Quantenmechanik und Statistik" zu ermöglichen, wird die Veranstaltung komplett über das Moodle der Ruhr-Universität (moodle.rub.de) für Sie bereit gestellt.

Zur Teilnahme suchen Sie bitte den Kurs 'Quantenmechanik und Statistik (141265-SoSe21)' und wählen dort 'Kursteilnahme anfragen'. Zu Beginn des Semesters werden wir allen Studierenden mit RUB-Email Adresse den Zugriff auf den Kurs freischalten.

Viele Grüße und viel Erfolg bei unserem Kurs, Natalie Jung, Lisa Kreuzer und Martin Hofmann

Zum Ablauf des Kurses: Der Kurs besteht aus Vorlesung und Übungen. Alle Inhalte werden online über Moodle und Zoom angeboten. Die Prüfung findet voraussichtlich als Klausur statt – die genaue Regelung hierzu geben wir bekannt, sobald die Universität die Regelungen hierzu vorgibt.

Vorlesung: Das Material zur Vorlesung wird Ihnen als mit Audio-Files erläutertes Skript angeboten. Es wird erwartet, dass sie wöchentlich die jeweils angegebene Stoffmenge durcharbeiten, so dass wir die Inhalte und Ihre Fragen dazu während der Präsenzzeit Montags von 10:15-11:45 per Zoom-Videokonferenz besprechen können. Den Link zur Zoom-konferenz erhalten Sie über Moodle.

Übungen: Sie erhalten wöchentliche Übungsaufgaben (10 Übungsblätter), die Sie bearbeiten und einreichen können. Diese werden von uns korrigiert und bewertet. Bei zufriedenstellender Bearbeitung erhalten Sie pro Übungsblatt 1% Bonuspunkte für die Klausur. Sie können also insgesamt 10% Bonuspunkte erwerben. Fragen und Diskussionen zu den Übungen werden über das Moodle-Forum zum Kurs ausgetauscht. Bei Bedarf werden Videosprechstunden zur Übungszeit (Montags 11:15-12:00) angeboten und vorab über Moodle angekündigt.