Vorlesung: Computerphysik
Sommersemester 2012
Mo. 12:00- 13:30
Hörsaal III
Beginn: Mo. den 02.04.2012
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
Inhaltsverzeichnis:
- Einführung: einfache numerische Probleme
- Differentialgleichungen
- gewöhnliche Differentialgleichungen
- partielle Differentialgleichungen
- lineare Algebra
- Gauss-Elimination
- Determinanten
- Eigenwerte
- Monte-Carlo Methoden
- Zufallszahlen
- Metropolis-Algorithmus
- Monte-Carlo für das Ising-Modell
Programmierkenntnisse sind natürlich hilfreich, werden aber
nicht vorausgesetzt. Für die Beispiele in der Vorlesung
und den Übungen wird die Programmiersprache C verwendet.
Für Einsteiger nützlich ist der
C-Lehrgang von Stefan Thiemert.
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:
Hinweis:
die Übungen entfallen am Do., den 17.05, sowie am
Do., den 07.06. Es können leider keine Ersatztermine angeboten
werden. Die Studierenden der Gruppen 4 und 5 gehen stattdessen
bitte in eine der anderen Übungsgruppen am vorhergehenden
Dienstag oder Mittwoch.
- Gruppe 1: Di. 14:00 - 15:30, CIP-Pool,
Übungsleiter: Lucas Hollender
- Gruppe 2: Mi. 14:00 - 15:30, CIP-Pool,
Übungsleiter: Stefan Bittihn
- Gruppe 3: Mi. 16:00 - 17:30, CIP-Pool,
Übungsleiter: Jan Müller
- Gruppe 4: Do. 14:00 - 15:30, CIP-Pool,
Übungsleiter: Anders Schilasky
- Gruppe 5: Do. 16:00 - 17:30, CIP-Pool,
Übungsleiter: Matthias Sitte
Ausgabe der Übungsblätter:
Jeweils am Montag
als pdf-file auf dieser Web-Seite und in der Vorlesung.
Rückgabe der Übungsblätter:
Am
darauffolgenden Montag in der Vorlesung.
Bitte deutlich lesbar angeben: Nummer der Übungsgruppe, Name
Hinweise zur Abgabe der Übungsblätter:
Die Aufgaben dürfen in Gruppen mit bis zu drei Studierenden
derselben Übungsgruppe bearbeitet und gemeinschaftlich
abgegeben werden.
Auf den Übungsblättern finden Sie genaue
Hinweise,
welche Programme Sie per E-Mail an die Tutoren schicken sollen
(bitte bis spätestens Montag, 12:00). Diese
Programme können Sie ebenfalls 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.
Klausur:
Zulassungskriterien: mindestens 50% der Gesamtpunkte aus den
Übungen
sowie aktive Teilnahme an den Übungen.
Termin: Dienstag, der 24.07.2012, 13:30 - 16:00, Hörsaal I
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.
- Hilfsmittel wie Taschenrechner, Skript, Bücher,
etc. sind nicht zugelassen.
- Bitte nur Kugelschreiber (schwarz oder blau) oder Füller
mit schwarzer Tinte verwenden (keine blaue Tinte).
- Schreiben Sie die einzelnen Aufgaben bitte auf separate Blätter.
- Geben Sie keine Blätter mit Notizen/Nebenrechnungen
etc. ab.
Die Klausurergebnisse werden nicht auf diese Web-Seite
gestellt. Die Bekanntgabe der Klausurergebnisse erfolgt in
der Klausureinsicht.
Klausureinsicht: Dienstag, der 31.07.2012, 14:00,
Seminarraum Theoretische Physik
Nachklausur:
Termin: Montag, der 01.10.2012, 13:30 - 16:00, Hörsaal
III
Klausureinsicht: Freitag, der 12.10.2012, 12:00-12:30,
Seminarraum Theoretische Physik
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