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 20.04.2020
  • lecture Mondays: from 10:15 to 11.45 o'clock
  • tutorial Mondays: from 12:15 to 13.00 o'clock

Exam

All statements pertaining to examination modalities (for the summer/winter term of 2020) are given with reservations. Changes due to new requirements from the university will be announced as soon as possible.
Form of exam:written
Registration for exam:FlexNow
Date:20.08.2020
Begin:14:30
Duration:90min
Room : HZO 30

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

Liebe Studierende,

wie Sie im offenen Brief der Prorektorin informiert wurden, werden die Lehrveranstaltungen für das Sommersemester aufgrund der aktuellen Situation des Coronavirus digital angeboten. Um Ihnen die Belegung des Fachs "Quantenmechanik und Statistik" zu ermöglichen, wird die Veranstaltung komplett über das Moodle der Ruhr-Universität für Sie bereit gestellt.

Zur Belegung des Fachs bitten wir Sie, sich im Moodle der Ruhr-Universität in den Kurs „Quantenmechanik und Statistik-Einführung (141265-SoSe20)" einzuschreiben. Das Passwort zur Einschreibung lautet: QMSoSe2020

Dort werden Sie über den Ablauf der Veranstaltung einschließlich Vorlesung und Übung sowie Möglichkeiten zum Kontakt mit den Dozenten informiert.

Sie werden aus diesem Kurs heraus von uns bis zum Semesterbeginn in einen weiteren Moodlekurs namens "Quantenmechanik und Statistik (141265-SoSe20)" eingetragen, wo sie die Inhalte der Veranstaltung finden werden.

Wir sind bemüht, Ihnen das Lehrangebot so vollwertig wie möglich anzubieten. Bitte haben Sie Verständnis, dass es in manchen Fällen etwas dauert, bis wir allen Anliegen nachkommen können. Wir werden jedoch versuchen, einen geregelten Ablauf der Veranstaltung sicher zu stellen. Viele Grüße und viel Erfolg bei unserem Kurs, Krisztian Neutsch, Natalie Jung 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 als Klausur statt – die genaue Regelung hierzu geben wir bekannt, sobald die Universität die Regelungen hierzu vorgibt.

Vorlesung: Die 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.