Computersimulation von Vielteilchensystemen - SS2017

Das Universum im Computer

Es wird eine Übersicht über moderne Methoden der theoretischen Physik zur Behandlung von Vielteilchensystemen gegeben. Dabei stehen Computersimulationen im Vordergrund, durch die eine näherungsfreie und numerisch exakte Analyse von komplexen Systemen vom Mikro- zum Makrokosmos ermöglicht wird. Die Vorlesung setzt Kenntnisse aus der Statistischen Physik und Teile der höheren Quantentheorie voraus.

Im Detail werden u.a. folgende Themen besprochen:
Monte Carlo, Molekulardynamik, Pfadintegral Monte Carlo, Car-Parrinello, “finite size scaling”, Phaseumwandlungen, zelluläre Automaten, Wachstumsmodelle, Simulationen in der Astrophysik.

In den Übungsgruppen werden unter anderem kleine Projekte in Gruppen von je 2-3 Studenten bearbeitet. Die Ergebnisse sollen dann während des Abschluss-Kolloquiums von den jeweiligen Gruppen vorgestellt werden.

Nr.Thema:freie Plätze:Betreuer:
1Molekulardynamik: Lennard-Jones0Fabian Müller
2Monte-Carlo: Lennard-Jones1Markus Ring
3Monte-Carlo: Ising-Modell0Markus Ring
4Pfadintegral-Monte-Carlo: Harmonischer Oszillator0Manuel Matt
5Oberflächenwachstum2Fabian Müller
6Zelluläre Automaten0Manuel Matt
7Stochastische Optimierung1Markus Ring
8Smoothed-Particle-Hydrodynamics: Schockwelle in Röhre0Martin Pütz
9Himmelsmechanik2Martin Pütz
10Brownsche Dynamik2Markus Ring
11Transport mittels MD (Phononen)0Fabian Müller

Die Vorträge können weiter unten nach Einloggen eingesehen werden.

Übungsblätter:

Blatt 1 (Präsenzübung am 04.05.2017)

Blatt 2 (Präsenzübung am 11.05.2017)

Literaturempfehlung:

Fortran Vorlesung Uni Bayreuth

Fortran Wikibooks

Statistische Mechanik - WS 2016/17

Angeboten wird eine Einführung in die Statistische Mechanik, die die Brücke schlägt von der Quantenmechanik zu all den physikalischen Phänomenen, bei denen die Temperatur eine Rolle spielt. Dabei wird auch die Thermodynamik "hergeleitet" und vertieft.

Inhalt: Grundlagen, ideale Quantengase mit Anwendungen auf Metallelektronen, Phononen, Photonen, Bose-Einstein-Kondensat, klassische Gase und Flüssigkeiten, Phasenübergänge, Magnetismus, Grundzüge der Renormierungsgruppentheorie, elementare physikalische Kinetik.

Übungsgruppenleiter:

Manuel Matt, Markus Ring, Ralf Schmidt, Ullrich Siems 

Physik IV: Integrierter Kurs - SS 2016

Gegenstand ist die Atom- und Quantenphysik. Ausgehend von grundlegenden Experimenten zu Atomspektren und zur Schwarzkörperstrahlung wird die Schrödingergleichung und der Formalismus der Quantenmechanik entwickelt. Die theoretisch-mathematischen Fundamente der Quantentheorie werden eingeführt. Konsequenzen, wie die Heisenbergsche Unschärferelation oder Energiequantisierung werden diskutiert. Als Anwendungen werden eindimensionale Potentiale, der Tunneleffekt, der harmonische Oszillation und das Wasserstoff-Atom untersucht. Weiterführende Themen sind die (Hyper-)Feinstruktur, zeitunabhängige Störungstheorie oder Molekülphysik. Die Ergebnisse werden auf  Emission und Absorption von Strahlung durch Atomen und Moleküle angewendet und spektroskopische Methoden diskutiert.

Übungsgruppenleiter:

Marcus Beck, Manuel Matt, Martin Pütz, Markus Ring, Ralf Schmid, Ullrich Siems

Physik III: Integrierter Kurs - WS 2015/16

In der Vorlesung werden folgende Themen in einer Kombination von Experiment und Theorie
behandelt:

  • Optik (Elektromagnetische Wellen, Brechung und Reflexion, geometrische Optik, Interferenz, Beugung, Streuung)
  • Spezielle Relativitätstheorie (Relativitätsprinzip, Lorentz-Transformation, Einsteinsche Mechanik)
  • Analytische Mechanik (Lagrange Mechanik, Symmetrien und Erhaltungssätze, Hamiltonsche Mechanik, nichtlineare Dynamik)
  • Thermische Physik (Temperatur, ideale und reale Gase, Hauptsätze der Thermodynamik, Irreversibilität und Entropie, Grundlagen der Statistischen Physik)

Übungsgruppenleiter:

Marcus Beck, Manuel Matt, Martin Pütz, Markus Ring, Ralf Schmid, Kristian Scholz, Ullrich Siems

Theoretische Astrophysik - SS 2015

Grundlegende statische und dynamische Modelle für Sterne, Galaxien und das Universum.

Übungsgruppenleiter:

Marcus Beck, Manuel Matt, Martin Pütz

Statistische Mechanik - WS 2014/15

Geboten wird eine Einführung in die Statistische Mechanik, die die Brücke schlägt von der
Quantenmechanik zu all den physikalischen Phänomenen, bei denen die Temperatur eine
Rolle spielt. Dabei wird auch die Thermodynamik "hergeleitet" und vertieft. Inhalt: Grundla-
gen; ideale Quantengase mit Anwendungen auf Metallelektronen; Phononen; Photonen; Bo-
se-Einstein-Kondensat; klassische Gase und Flüssigkeiten; Phasenübergänge; Magnetis-
mus; Grundzüge der Renormierungsgruppentheorie; elementare physikalische Kinetik.
Literatur: F. Schwabl: Statistische Mechanik, Springer Verlag, 2000; D. Chandler: Introduc-
tion to Modern Statistical Mechanics, Oxford University Press, 1987. 

Übungsgruppenleiter:

Manuel Matt, Markus Ring, Ralf Schmid, Martin Pütz, Kristian Scholz, Ullrich Siems

Computersimulation von Vielteilchensystemen - SS 2014

Das Universum im Computer

Es wird eine Übersicht über moderne Methoden der theoretischen Physik zur Behandlung von Vielteilchensystemen gegeben. Dabei stehen Computersimulationen im Vordergrund, durch die eine näherungsfreie und numerisch exakte Analyse von komplexen Systemen vom Mikro- zum Makrokosmos ermöglicht wird. Die Vorlesung setzt Kenntnisse aus der Statistischen Physik
und Teile der höheren Quantentheorie voraus. Im Detail werden u.a. folgende Themen besprochen: Monte Carlo, Molekulardynamik, Pfadintegral Monte Carlo, Car-Parrinello, “finite size scaling”, Phasenumwandlungen, zelluläre Automaten, Wachstumsmodelle, Simulationen in der Astrophysik.

Themen:

Zufallszahlen, Molekulardynamik: Lennard-Jones, Monte Carlo: Lennard-Jones, Monte Carlo: Ising-Modell, Pfadintegral Monte Carlo: Harmonischer Oszillator, Oberflächenwachstum, Zelluläre Automaten, Himmelsmechanik: Lagrange Punkte, Himmelsmechanik: 2. Sonne, Stochastische Optimierung, Smoothed Particle Hydrodynamics: Sod shock tube, Smoothed Particle Hydrodynamics: Sedov-Taylor blast wave, Density Functional Theory: Elektronische Struktur von Molekülen, Klimamodellierung

Übungsgruppenleiter:

Manuel Matt, Martin Pütz, Markus Ring, Kristian Scholz, Ullrich Siems

Höhere Quantentheorie und Elektrodynamik - WS 2013/14

Die Vorlesung behandelt weiterführende Themen der Quantentheorie und Elektrodynamik. Mit der Quantisierung des elektromagnetischen Feldes werden diese beiden Gebiete schliesslich zusammengeführt, und es wird die Grundlage für die Quantenfeldtheorie geschaffen.
Teil I (nichtrelativistische Quantentheorie): Spin, Addition von Drehimpulsen, zeitabhängige Störungstheorie, Streutheorie, Vielteilchensysteme, Variationsmethoden, Hartree-Fock.
Teil II (Elektrodynamik): Spezielle Relativitätstheorie, Maxwell-Gleichungen in kovarianter Form, Lagrange- und Hamilton-Formalismus für Felder.
Teil III (relativistische Quantentheorie): Dirac-Gleichung, Quantisierung des elektromagnetischen Feldes, Kopplung von Licht und Materie.

Übungsgruppenleiter:

Birte Heinze, Fei Xu, Manuel Matt, Martin Pütz, Markus Ring, Kristian Scholz, Ullrich Siems

Physik IV: Integrierter Kurs - SS 2013

Gegenstand sind die Atom-, Molekül- und Quantenphysik. Ausgehend von grundlegenden Experimenten wird der Formalismus der (Einteilchen-) Quantenmechanik entwickelt. Behandelt werden vor allem der harmonische Oszillator, das Wasserstoff-Atom und zeitunabhängige Störungstheorie. Die Ergebnisse werden auf verschiedene Experimente angewendet.
Insbesondere werden Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung von Atomen und Molekülen und spektroskopische Methoden diskutiert.

Übungsgruppenleiter:

Dr. Stefan Gerlach, Marcus Beck, Milena Filipovic, Manuel Matt, Martin Pütz, Frank Schlickeiser, Kristian Scholz, Ullrich Siems, Sönke Wienholdt, Fei Xu

Computersimulation von Vielteilchensystemen - SS 2012

Das Universum im Computer

Es wird eine Übersicht über moderne Methoden der theoretischen Physik zur Behandlung von Vielteilchensystemen gegeben. Dabei stehen Computersimulationen im Vordergrund, durch die eine näherungsfreie und numerisch exakte Analyse von komplexen Systemen vom Mikro- zum Makrokosmos ermöglicht wird. Die Vorlesung setzt Kenntnisse aus der Statistischen Physik und Teile der höheren Quantentheorie voraus. Im Detail werden u.a. folgende Themen besprochen: Monte Carlo, Molekulardynamik, Pfadintegral Monte Carlo, Car-Parrinello, “finite size
scaling”, Phaseumwandlungen, zelluläre Automaten, Wachstumsmodelle, Simulationen in der Astrophysik.

Übungsgruppenleiter:

Manuel Matt, Martin Pütz, Kristian Scholz, Ullrich Siems

Statistische Mechanik - WS 2011/12

Geboten wird eine Einführung in die Statistische Mechanik, die die Brücke schlägt von der Quantenmechanik zu all den physikalischen Phänomenen, bei denen die Temperatur eine Rolle spielt. Dabei wird auch die Thermodynamik "hergeleitet" und vertieft.

Inhalt: Grundlagen; ideale Quantengase mit Anwendungen auf Metallelektronen;Phononen; Photonen; Bose-Einstein-Kondensat; klassische Gase und Flüssigkeiten; Phasenübergänge; Magnetismus; Grundzüge der Renormierungsgruppentheorie; elementare physikalische Kinetik.

Literatur: F. Schwabl: Statistische Mechanik, Springer Verlag, 2000; D. Chandler: Introduction to Modern Statistical Mechanics, Oxford University Press, 1987.

Übungsgruppenleiter:

Marcus Beck, Annette Geng, Manuel Matt, Daniel Mutter, Kristian Scholz, Ullrich Siems, Philipp Struck, Erik Welander

Integrierter Kurs II - SS 2011

Der Kurs, in dem die experimentelle Demonstration von physikalischen Phänomenen zusammen mit der theoretischen Beschreibung integriert dargestellt werden, wird fortgesetzt mit den Gebieten: Ruhende und strömende Gas und Flüssigkeiten, Elektrostatik, Elektrodynamik und Magnetismus.

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng, Denise Hinzke, Daniel Mutter

Mathematik für Lehramtskandidaten zum Integrierten Kurs II - SS 2011

Der Kurs richtet sich verpflichtend an Lehramtskandidaten, die Mathematik nicht als 2. Hauptfach gewählt haben und ist zudem offen für alle interessierten Studierenden, die gerade den IKII besuchen.

Übungsgruppenleiter:

Jörg Neder

Integrierter Kurs I - WS 2010/11

Erster Teil eines viersemestrigen Kurses, in dem die Grundlagen der Physik entwickelt werden. Traditionell getrennte Darstellungen aus experimenteller und theoretischer Sicht werden in diesem Kurs integriert. Gegenstand dieses ersten Teils ist die Mechanik einzelner Massenpunkte, von Punktsystemen und der starren Körper - z. B. Newtonsche Axiome, Energie und Potential, Erhaltungssätze, Planetenbewegung, Stöße, Trägheitsmoment und Kreiselbewegung. Dabei werden auch die notwendigen mathematischen Hilfsmittel erklärt -  z. B. Vektoranalysis, Differentialgleichungen und mehrdimensionale Integrale.

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng, Denise Hinzke, Daniel Mutter

Mathematik für Lehramtskandidaten zum Integrierten Kurs I - WS 2010/11

Übungsgruppenleiter:

Kerstin Franzrahe

Phasenumwandlungen und kritische Phänomene - SS 2010

Übungsgruppenleiter:

Daniel Mutter, Jörg Neder

Theoretische Astrophysik Teil II - SS 2010

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng

Theoretische Modellierung astrophysikalischer Prozesse - WS 2009/10

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng

Theoretische Modellierung astrophysikalischer Prozesse - WS 2009/10

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng

Computersimulation von Vielteilchensystemen - SS 2009

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng, Daniel Mutter, Jörg Neder

Statistische Mechanik - WS 2008/09

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Annette Geng, Sebastian Hering, Daniel Mutter, Jörg Neder

Integrierter Kurs II - SS 2008

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Markus Dreher, Peter Henseler, Daniel Mutter, Jörg Neder, Christine Schieback

Integrierter Kurs I - WS 2007/08

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Markus Dreher, Kerstin Franzrahe, Daniel Mutter, Jörg Neder, Christine Schieback

Integrierter Kurs IV - SS 2007

Übungsgruppenleiter:

Markus Dreher, Kerstin Franzrahe, Peter Henseler, Jörg Neder, Wolfram Quester, Christine Schieback

Statistische Mechanik - WS 2006/07

Übungsgruppenleiter:

Florian Bürzle, Markus Dreher, Daniel Mutter, Jörg Neder, Wolfram Quester, Christine Schieback

Astrophysik - WS 2006/07

Übungsgruppenleiter:

Jörn Cordes, Kerstin Franzrahe, Peter Henseler, Marco Niemietz

Integrierter Kurs IV - SS 2006

Übungsgruppenleiter:

Markus Dreher, Kerstin Franzrahe, Peter Henseler, Christine Kircher, Jörg Neder, Wolfram Quester

Integrierter Kurs III - WS 2005/06

Übungsgruppenleiter:

Markus Dreher, Kerstin Franzrahe, Peter Henseler, Christine Kircher, Jörg Neder, Wolfram Quester

Höhere Quantentheorie und Elektrodynamik - WS 2004/05

Übungsgruppenleiter:

Kerstin Franzrahe, Peter Henseler, Markus Dreher

Höhere Quantentheorie und Elektrodynamik - SS 2004