Vorlesung: Computerphysik

Sommersemester 2009

Mo. 12:00- 13:30
Seminarraum des Instituts für Theoretische Physik
Beginn: Mo. den 20.04.2009

Die mathematische Beschreibung physikalischer Systeme führt oft auf Gleichungssysteme, die analytisch nur näherungsweise gelöst werden können. Der Einsatz des Computers erlaubt es jedoch, über diese Näherungen hinauszugehen und eine "numerisch exakte" Lösung zu berechnen. In der Vorlesung wird eine solche numerische Lösung an Beispielen aus der klassischen Mechanik und der Quantenmechanik gezeigt. Dafür ist es notwendig, numerische Algorithmen für z.B. gekoppelte Differentialgleichungen und Eigenwert-Probleme zu entwickeln.

Modulbeschreibung
Hinweis: laut Modulbeschreibung "liegt das Schwergewicht auf Modellen der Statistischen Physik". Abweichend von dieser Vorgabe wird in der Vorlesung die numerische Untersuchung von Problemen aus den Vorlesungen "Klassische Theoretische Physik I und II" und "Quantenphysik" behandelt.

Inhaltsverzeichnis:

Einführung: einfache numerische Probleme
- Nullstellen
- Integration
gewöhnliche Differentialgleichungen
lineare Algebra
Monte-Carlo Methoden
- Zufallszahlen
Optimierung

Programmierkenntnisse sind natürlich hilfreich, werden aber nicht vorausgesetzt. Für die Beispiele in der Vorlesung und den Übungen wird die Programmiersprache C verwendet. Im Internet gibt es dazu das sehr nützliche Onlinebuch C von A bis Z von Jürgen Wolf.

Hinweise zu gnuplot von Christian Schell

Literatur:

Computational Physics:

A. Klein, A. Godunov
Introductory Computational Physics
Cambridge University Press
W. Krauth
Statistical Mechanics: Algorithms and Computations
Oxford University Press
www.smac.lps.ens.fr
Vor allem Kapitel 1 "Monte Carlo methods" und Kapitel 5 "Order and disorder in spin systems".
T. Pang
An Introduction to Computational Physics
Cambridge University Press
W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery
Numerical Recipees in C
Cambridge University Press
K.F. Riley, M.P. Hobson, S.J. Bence
Mathematical Methods for Physics and Engineering
Cambridge University Press
Chapter 27: Numerical Methods

Programmiersprache C:

H. Erlenkötter
C: Programmieren von Anfang an
Rowohlt Taschenbuch
B.W. Kernighan, D.M. Ritchie
The C Programming Language
Prentice Hall

Übungen:

Gruppe 1: Di. 10:15 - 11:45, CIP-Pool, Übungsleiter: Lucas Hollender
Gruppe 2: Di. 14:15 - 15:45, CIP-Pool, Übungsleiter: Christian Schell
Gruppe 3: Mi. 12:15 - 13:45, CIP-Pool, Übungsleiter: Etienne Gärtner

Ausgabe der Übungsblätter:
Jeweils am Montag als pdf-file auf dieser Web-Seite und in der Vorlesung.

Rückgabe der Übungsblätter:
Am darauffolgenden Montag vor der Vorlesung (vor dem Seminarraum Theoretische Physik).
Bitte deutlich lesbar angeben: Nummer der Übungsgruppe, Name

Hinweise zur Abgabe der Übungsblätter:
Ab Blatt 2 finden Sie genaue Hinweise bei den einzelnen Teilaufgaben, welche Programme Sie per e-mail an die Tutoren schicken sollen. Diese Programme können Sie auch in Arbeitsgruppen erstellen (bitte die Namen in der E-mail angeben). Geben Sie aber zusätzlich noch einen Ausdruck des Programms zusammen mit den anderen Lösungen ab. (Bei Blatt 1 betrifft dies das Programm lin-int.c aus Aufgabe 3).

Klausur:
Zulassungskriterien: mindestens 50% der Gesamtpunkte aus den Übungen sowie aktive Teilnahme an den Übungen.
Termin: Freitag, den 10.07.2009, 14:00 - 16:45, Hörsaal III
Hinweise:

Bitte unbedingt Personalausweis und Studentenausweis mitbringen!
Die Sitzordnung wird vor der Klausur festgelegt (alphabetisch), d.h. Sie finden auf Ihrem Sitzplatz ein Deckblatt mit Ihrem Namen, dazu noch ausreichend Papier zur Bearbeitung der Klausuraufgaben.
Der Stoff der Klausur umfasst, wie üblich, den gesamten Stoff der Vorlesung sowie der Übungsblätter.
Maximal sind 100 Punkte zu erreichen. Für das Bestehen der Klausur brauchen Sie mindestens 50 Punkte.

Klausureinsicht: Montag, den 20.07.2009, 13:30 - 14:00, Seminarraum Theoretische Physik (nach der Vorlesung)

Nachklausur:
Termin: Freitag, den 16.10.2009, 14:00 - 16:45, Hörsaal II

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