Physik mit Neutronen 1 (Grundlagen)
Physics with Neutrons 1 (Fundamentals)

Modul PH2053

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2022/3 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

Ob die Lehrveranstaltungen des Moduls in einem spezifischen Semester angeboten werden, finden Sie im Abschnitt Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise unten.

verfügbare Modulversionen
WS 2022/3WS 2021/2WS 2020/1WS 2019/20WS 2018/9WS 2017/8WS 2016/7WS 2015/6WS 2010/1

Basisdaten

PH2053 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Komplementärer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
  • Komplementärer Spezialfachkatalog Biophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2053 ist Winfried Petry.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Einführung
  • Grundlagen der Erzeugung von Neutronen
  • Eigenschaften des freien Neutrons
  • Elastische Neutronen-Streuung an geordneten und ungeordneten Systemen
  • Kleinwinkel-Neutronenstreuung
  • Reflektometrie
  • Instrumentierung

Lernergebnisse

Nach Teilnahme an den Lehrveranstaltungen des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

  • die Erzeugung von Neutronen im Detail zu erklären
  • die kinematische Theorie der elastischen Neutronenstreuung vielfältig anzuwenden
  • die Anwenunjg von verschiedenen Neutronenstreuinstrumenten zu verstehen
  • die Eignung der unterschiedlichen Streumethoden zur Bestimmung der Struktur von verschiedenen Materialien .
  • Neutronendiffraktogramme von Pulver und Einkristallen zu analysieren
  • Diffraktionsdaten von nicht-kristallinen Materialien zu verstehen
  • Kleinwinkel-Streudaten zu modellieren
  • die grundlegenden Prinzipien von Neutronen-Reflekrometrie darzustellen

Voraussetzungen

  • absolviertes Bachelorstudium in Physik

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

The learning outcomes of the module will be achieved via frontal lecture, written and verbal lecturing and powerpoint presentations.

The lecture will be complemented by a weekly exercise class, where students will solve problems under supervision.

Medienformen

  • under COVID-19 resctrictions via multimedia otherwise normal lecture with presence of students
  • lecture notes
  • exercises
  • books
  • internet

Literatur

  1. G. L. Squires: Introduction to the Theory of Thermal Neutron Scattering, Dover Publications, N. Y. (1966).
  2. A. Furrer, J. Mesot, T. Strässle: Neutron Scattering in Condensed Matter Physics, World Scientific, London (2009) .
  3. A. Furrer: Frontiers in Neutron Scattering, World Scientific, London (1999).
  4. J. M. Carpenter, C.-K. Loong, Elements of Slow-Neutron Scattering, Cambridge University Press, (2015)
  5. B.T.M Wills, C.J. Carlile, Experimental Neutron Scattering, Oxford University Press (2009).

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

There will be an oral exam of 30 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.

For example an assignment in the exam might be:

  • Give the equation which defines the wavelength of matter. Discuss the dependencies Write down the fission reaction.
  • Why do fission neutrons have to be moderated? What means moderation?
  • Describe the energy transfer in elastic central collision.
  • List typical moderators. Argue about the difference of D2O and H2O as moderator. What are the diffusion length in both moderators?
  • Discuss the differences/complementarity of reactor neutron sources and spallation neutron sources.
  • Note the different cross sections for thermal neutrons. What is the unit for a cross section?
  • What is the relation between sigma_coh and scattering length b?
  • Give the definition of the double differential cross section for thermal neutrons.
  • Define the scattering vector.
  • Note the Laue condition in diffraction. What does it mean?
  • Note the Bragg equation. What does it describe?
  • Definition of structure factor and Debye-Waller factor
  • Physical meaning of Bragg peaks on powder diffraction pattern
  • What is the measurement principle of SANS. What are the typical application fields for SANS?
  • How to characterise surfaces and interfaces? Explain the term “grazing incidence”.

Participation in the exercise classes is strongly recommended since the exercises prepare for the problems of the exam and rehearse the specific competencies.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2054: Physics with Neutrons 2 / Physik mit Neutronen 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Physik mit Neutronen 1
Mo, 17.7.2023 bis 23:55 Dummy-Termin. Lehrveranstaltungen zu diesem Modul waren im WS 2022/3. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor 16.09.2023. // Dummy date. Courses to this module were in WS 2022/3. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before 2023-Sep-16. bis 30.6.2023 (Abmeldung bis 16.7.2023)
Mo, 18.9.2023 bis 23:55 Dummy-Termin. Lehrveranstaltungen zu diesem Modul waren im WS 2022/3. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 18.09.2023 und 21.10.2023. // Dummy date. Courses to this module were in WS 2022/3. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2023-Sep-18 and 2023-Oct-21. bis 17.9.2023
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