1 Einleitung
2 Quantentheorie und Atommodelle

2.1 Die Plancksche Quantenhypothese

2.2 Photoelektrisches Experiment

2.3 Elektronenvolt

2.4 Compton-Effekt

2.5 Welle-Teilchen-Dualismus

2.6 De-Broglie-Wellenlänge


3. Atommodelle

3.1 Thompsonsches Atommodell

3.2 Rutherfordsches Atommodell

3.3 Bohrsches Atommodell

3.4 Franck-Hertz-Versuch


4. Quantenmechanik

4.1 Die Wellenfunktion

4.2 Youngs Doppelspaltexperiment

4.3 Heisenbergsche Unschärferelation

4.4 Die Schrödingergleichung

4.5 Freie Teilchen

4.6 Teilchen im unendlich tiefen Potentialtopf

4.7 Teilchen im endlichen Potentialtopf

4.8 Tunneln durch eine Potentialbariere


5. Quantenmechanik von Atomen

5.1 Die Wellenfunktion des Wasserstoffatoms

5.2 Spin


6. Quantenmechanik komplexer Atome

6.1 Das Pauli-Prinzip

6.2 Röntgenstrahlung

6.3 Magnetisches Moment und Gesamtdrehimpuls

6.4 Hyperfeinstruktur


7. Einige Experimente und Effekte

Mayer-Kuckuk, T., Atomphysik. Eine Einführung, 5. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 1997

Haken, H., Wolf, H. C., Atom- und Quantenphysik. Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 2004

Giancoli, D. C., Physik. Lehr- und Übungsbuch, 3. Auflage, München, Pearson, 2009

Laborversuche zur Atomphysik:

- Franck-Hertz-Versuch

- e/m-Bestimmung

- Röntgenröhre

- Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums

Mayer-Kuckuk, T., Atomphysik. Eine Einführung, 5. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 1997

Haken, H., Wolf, H. C., Atom- und Quantenphysik. Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 2004

Giancoli, D. C., Physik. Lehr- und Übungsbuch, 3. Auflage, München, Pearson, 2009

ATOMAUFBAU: Grundlagen; Atomkern; Atomhülle; Bohrsches Atommodell;
Quantenmodell; Pauli-Prinzip; Periodensystem

FESTKÖRPER: Chemische Bindungsarten; Aufbau des Festkörpers; Einkristalliner u. polykristalliner Zustand; Amorpher Zustand; Kristalldefekte

ZUSTANDSDIAGRAMME: Phasen; Systeme; Diffusion

MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN:Spannungs-Dehnungs-Diagramm; Härte; Dynamische Beanspruchung

DAS BÄNDERMODELL DES FESTKÖRPERS METALLE: Das Ohmsche Gesetz; Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit; Spezifischer Widerstand von Legierungen

HALBLEITER: Eigenleitung; Störstellenleitung; Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit; Supraleitung; Halleffekt

ISOLIERSTOFFE: Polarisierbarkeit; Ferroelektrizität; Piezoelektrizität

MAGNETISMUS: Dia-, Para-, Ferromagnetismus; Magnetisierungskurve

OPTISCHE EIGENSCHAFTEN: Fotoeffekt

EXPERIMENTELLER TEIL: Computergesteuerter Zugversuch; Kerbschlagversuch; Polarisation des Lichtes; Fotoelastizität

Dr. Hoischen, H., Prof. Dr. Fritz, A., Technisches Zeichnen: Grundlagen, Normen, Beispiele,
Darstellende Geometrie, 34. Auflage, Berlin, Cornelsenverlag, 2014

Kurz, U., Wittel, H., Böttcher/Forberg Technisches Zeichnen, 25. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2011

Gomeringer, R., Menges, V., Scholer C., Heinzler, M., Näher F., Stephan A., Kilgus R., Oesterle S., Wieneke F., Tabellenbuch Metall, 46. Auflage,Haan-Gruiten, Europa Lehrmittel Verlag, 2014

Bartenschlager, J., Oesterle, S., Dillinger, J., Reißler, L., Escherich, W., Stephan A., Günter, W., Vetter, R.,
Dr. Ignatowitz E., Wieneke, F., Fachkunde Metall, 57. Auflage, Haan-Gruiten, Europa Lehrmittel Verlag, 2013

• Atome: Aufbau, Isotope, Modelle 
• Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität 
• Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion 
• Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen 
• Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
  Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
  Fester Zustand: Kristallgitter 
• Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit 
• Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
  und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
  Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen 
• Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
  kleinsten Zwang 
• Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
  baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen 
• Redoxreaktionen 
• Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion 
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
• Chemie für Ingenieure, Vinke, Marbach (Oldenbourg, 2013)

Netzwerke - Berechnungen nach Kirchhoff, Strom-/Spannungsquellen-Ersatzschaltungen -

Energie, Leistung Strömungsfelder - Strom, Stromdichte, Feldstärke - Spannung, elektrisches

Potential, Berechnung von Strömungsfeldern Elektrische Felder - Ladung, Potential,

Spannung - Energie und Kräfte im elektrischen Feld - Berechnung von symmetrischen

Feldern - Überlagerung von Feldern - Kapazitätsberechnungen Magnetische Felder -

Magnetische Induktion, magn. Fluss, magn. Umlaufspannung - Magnetische Felder in Luft

und Eisen - Induktionsgesetz, Selbstinduktion - Bewegte Ladungen im magn. Feld - Kräfte

im magn. Feld

Zastrow D., Elektrotechnik, 19. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2014

Weißgerber W., Elektrotechnik für Ingenieure 1, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2015

Meins J., Scheithauer R., Weidenfeller H., Frohne H., Löcherer K.-H., Müller H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

1. Beschreibung von Wechselgrößen

2. Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und

Spannungen

3. Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und

Kondensator, sowie einfache Netzwerke

4. Schwingkreise und Filter

5. Beschreibung linearer Schaltungen mit Vierpolparametern 6.

Fourierreihenentwicklung

7. Dreiphasensysteme

Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 2, Wiesbaden, Vieweg, 2000

Meins, J., Scheithauer, R., Weidenfeller, H., Frohne, H., Löcherer, K.-H., Müller, H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

Befehlsstrukturen und –verarbeitung in Mikroprozessoren Adressierung der 80x86-Prozessoren Assembler-Source-Code erstellen und umsetzen in Objectcode und ausführbare Dateien Verbindung zum Betriebssystem durch Interrupts Zyklische und verzweigte Programme Flags Stackoperationen Logische und arithmetische Befehle Makros und Prozeduren Periphere Anbindung mit IN und OUT Textausgaben Adressierungsarten Aufbau von Mikrocontrollern Register, RAM, EEPROM, Flash Ports und Peripherie Systementwicklung Tools zum effektiven Arbeiten mit Embedded Systems

Uhlenhoff, A., Mikrocontroller Werkzeugkasten HC12, Aachen, Shaker Verlag, 2002

Heiß, P., PC Assemblerkurs, Heise-Verlag, 1994

• Vorbereitende Arbeiten
• Einrichten einer IDE auf dem PC
• Anwendung der in der VL erlernten Befehle
• Ausführbare Dateien direkt erstellen, also ohne Übersetzungshilfen
• Untersuchung der EXE-Dateien in Hexadezimaldarstellung
• Echtzeitanwendungen
• Textverarbeitung Embedded Systems
• Vollständiger Aufbau eines eigenen Embedded Systems (das vom Studierenden käuflich erworben werden kann)
• Aufbringen eines Bootloaders und eines Betriebssystems
• Verbinden mit einem PC und Datenkommunikation einrichten
• Analoge und digitale Schnittstellen in Programme einbinden
• Zusatzhardware integrieren
• Stand-alone-System aufbauen
• Tools kennen lernen

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg, 2019

Implementierung exemplarischer Programme
- Operatoren und Konstanten
- Console Input/Output
- Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
- Komplexe Datentypen
- Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
- File Input/Output mit Comma-Separated-Values Dateien (*.csv)
- Fakultätsberechnung mittels rekursiver Funktion
- Sortieren mit Bubblesort
- Dynamisches Memorymanagement und Pointerarithmetik
- Towers of Hanoi (rekursiver Algorithmus)

Wolf, J., C-Programmierung verständlich erklärt, Bonn, Galileo Computing, 2010
Helmut, E., C Programmieren von Anfang an, 15. Auflage, Reinbek bei Hamburg, Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, 2008
Ernst, H., Schmidt J., Beneken G., Grundkurs Informatik, 5. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015
RRZN: Standard-C-Programmierung, 2. Auflage, Leibniz Universität Hannover, 2011

- Informationsdarstellung und Zahlensysteme
- Einführung Bool`sche Algebra
- Prozedurale Programmierung in C
- Aufbau eines C Programms (Dateien, Funktionen, Header, Variablen)
- Console Input/Output - Operatoren und Konstanten
- Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
- Structure Charts, Nassi-Shneiderman Diagramme und Flußdiagramme
- Komplexe Datentypen (Arrays, Structs, Unions, Bitfields, Enumerations)
- Zeiger auf primitive und komplexe Datentypen
- Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
- File Input/Output und gängige Datenformate
- Dynamisches Memorymanagement
- Präprozessor
- Zeitfunktionen und deren Anwendung
- Grundlegende Algorithmen (Sortieren und Suchen)
- Rekursive Programmierung
- Modularisierung mittels Dynamic Link Libaries (DLL)
- Dokumentation mit doxygen
- Einführung Software Testing

Wolf, J., C-Programmierung verständlich erklärt, Galileo Computing, 2010
Helmut, E., C Programmieren von Anfang an, 15. Auflage, Reinbek bei Hamburg, Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, 2008
Ernst, H., Schmidt J., Beneken G., Grundkurs Informatik, 5. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015
RRZN: Standard-C-Programmierung, 2. Auflage, Leibniz Universität Hannover, 2011

1. Mathematische Logik, Mengen, Zahlsysteme

2. Funktionen einer Veränderlichen

3. Lineare Algebra

4. Vektoralgebra

5. Grenzwerte von Folgen und Stetigkeit

6. Differentialrechnung von Funktionen einer Veränderlichen

7. Integralrechnung von Funktionen einer Veränderlichen

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band1 : Ein Lehr und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2014

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2 : Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2015

Papula L., Mathematische Formelsammlung: für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 11. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2014

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben: 632 Aufgaben mit ausführlichen Lösungen zum Selbststudium und zur Prüfungsvorbereitung, 4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2010

- Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher

- Integralrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher

- Komplexes Rechnen

- Reihen (Zahlenreihen, Potenzreihen, Taylor-Reihen, Fourier-Reihen)

- Gewöhnliche Differentiagleichungen

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band1 : Ein Lehr- und
Arbeitsbuch für das Grundstudium, 13 .Auflage, Vieweg+Teubner Verlag, 2011

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2 : Ein Lehr- undArbeitsbuch für das Grundstudium, 13. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2012

Papula L., Mathematische Formelsammlung: für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2009

Papula L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben :
632 Aufgaben mit ausföhrlichen Lösungen zum Selbststudium und zur
Prüfungsvorbereitung, 4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2010

1 Einführung

1.1 Physikalische Größen

1.2 Einheitensystem

1.3 Vorsilben

1.4 Vektoren

2 Mechanik

2.1 Kinematik des Massenpunktes

2.2 Dynamik

2.3 Arbeit, Energie und Leistung

2.4 Stoß

2.5 Rotation starrer Körper

2.6 Mechanik starrer Körper

2.7 Ausgewählte Kapitel der Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen

2.8 Strömungen realer Flüssigkeiten und Gase

Hering, E., Martin, R., Stohrer, M., Physik für Ingenieure, 11. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Berlin 2012

Giancoli, D. C., Physik, 3. Auflage, München [u.a.], Pearson, 2006

Auswahl von Laborversuchen aus der Mechanik, z. B.

Steinerscher Satz

Torsionsmodul

Federpendel, Federkonstante

Schiefer Wurf, Hochgeschwindigkeitskamera

Walcher, W., Praktikum der Physik, 9. Auflage, Wiesbaden, Teubner, 2009

Auswahl von Laborversuchen aus der Mechanik, z. B.

Steinerscher Satz

Torsionsmodul

Federpendel, Federkonstante

Schiefer Wurf, Hochgeschwindigkeitskamera

Walcher, W., Praktikum der Physik, 9. Auflage, Wiesbaden, Teubner, 2009

• Was ist Messen?
• Signalflussbilddarstellung idealer und realer Messprozesse
• Mathematische Fehlerbeschreibung, systematische und zufälligeFehler; Fehlerfortpflanzung

Spannungs- und Strommessung:

• Anzeigefehler, Belastungsfehler
• Innenwiderstände
• Widerstandsmessmethoden und ihre Fehler

Brückenschaltungen:

• Abgleichbrücke zur Widerstandsmessung
• Ausschlagbrücke in der Sensorik
• Belastungsfehler.

Mühl T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner-Verlag, 2006

- Dioden: Nichtlineares Verhalten, linearisierte Kleinsignalbeschreibung,
differentieller Widerstand, Anwendungen.

- Zenerdioden: Spannungsstabilisierungs- und Spannungsbegrenzungsschaltungen.

- Transistoren: Modell als nichtlineare gesteuerte Quelle, Linearisierung.
Grundschaltungen, Arbeitspunkteinstellung und Empfindlichkeit; Gegenkopplung.
Kleinsignalverstärkung, Eingangs- und Ausgangs- Widerstand, Belastungseffekte.                                 Mehrstufige Verstärker.

- Transistor als Schalter: Funktion, Ansteuerung, Schaltverluste, Schaltzeiten.
Anwendungen in der Digitaltechnik und Leistungselektronik.

- Verlustleistung und thermische Auslegung: Wärmeumsatz, Wärmewiderstand,
Kühlung und Kühlkörperdimensionierung.

Tietze, U., Schenk, C., Gamm, E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2016

Laborversuche zu folgenden Themen:

• Messen mit dem Digitalen Multimeter, Fehleranalyse, belastete Messobjekte
• Abgleich- und Ausschlagbrücken zur Widerstandsbestimmung; Leistungsanpassung
• Messen zeitveränderlicher Größen mit dem Oszilloskop
• Ideale Kondensatoren und Filter
• Frequenzabhängige Netzwerke (Wien-Brücke und Serienschwingkreis)
• Grundschaltungen mit bipolaren Transistoren

Mühl T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner-Verlag, 2006

Schwingungen und Wellen

- Freie ungedämpfte Schwingung

- Freie gedämpfte Schwingung

- Erzwungene Schwingung

- Gekoppelte Pendel

- Wellen (Wellengleichung, Doppler-Effekt, Interferenz, Stehende Wellen)

Optik

- Geometrische Optik (Reflexion, Brechung)

- Brechung an einer Linse (Linsenschleiferformel, Gaußsche Abbildungsgleichung, Dicke Linsen, Linsensysteme)

- Optische Instrumente

- Wellenoptik

Thermodynamik

- Allgemeine Zustandsgleichung idealer Gase

- Hauptsätze der Thermodynamik

- Phasenumwandlungen

- Kreisprozesse

Hering, E., Martin, R. Stohrer, M., Physik für Ingenieure, 11. Auflage, Berlin, Heidelberg, 2012 Springer

Giancoli, D. C., Physik, 3. Auflage, München [u.a.], Pearson, 2006

Ausgewählte Versuche auf dem Gebiet der Optik und der Thermodynamik, z. B.

- Bestimmung der Brennweiter dünner Linsen

- Gitterspektrometer

- Infrarotkamera

- Wärmekapazität von Eis

Walcher, W., Praktikum der Physik, 9. Auflage, Wiesbaden, Teubner, 2009