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Wozu Quantenphysik als Ingenieur?
 
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JonasR
Gast





Beitrag JonasR Verfasst am: 26. Jan 2021 12:32    Titel: Wozu Quantenphysik als Ingenieur? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,

ich bin angehender Elektrotechniker und habe im nächsten Semester in Physik 2 einige Themen, mit denen ich niemals gerechnet hätte.

Als Vorbereitung darauf haben wir Themen, die man sich eigentlich gut vorstellen kann:

- Wellen
- stehende Wellen
- Schall
- Interferenzen
- Doppler-Effekt


Außerdem werden wir die Quantenphysik thematisieren. Vor allem mit den Themen

- zeitunabhängige Schrödingergleichung
- Materiewellen
- Compton-Effekt
- Photoeffekt
- unendlicher Potentialtopf
- Potentialbarriere

Dazu kommt noch die relativistische Dynamik mit ein paar Einstein-Gleichungen.

Meine Ideen:
Auch wenn ich mich sehr über all das freue, da ich das mehr als spannend finde, stellen sich bei mir die Fragen:

Wozu braucht man all diese Themen als (Elektrotechnik-)Ingenieur?
Wie wahrscheinlich ist es, dass man dieses Wissen später im Berufsleben braucht? Wird es etwa immer relevanter? Oder ist es eher wichtig, wenn man in die Forschung will?
Wo und wie genau könnten die einzelnen Themen wichtig werden?

Ich bin gespannt auf eure Antworten!

Gruß, Jonas
willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 324

Beitrag willyengland Verfasst am: 26. Jan 2021 12:51    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde sagen, das gehört zum physikalischen Allgemeinwissen.
Darum sollte man darüber zumindest oberflächliche Kenntnisse haben.

Außerdem gibt es vielfältige Anwendungen, Photoeffekt - Photozellen ...

_________________
Gruß Willy
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2424

Beitrag ML Verfasst am: 26. Jan 2021 13:45    Titel: Re: Wozu Quantenphysik als Ingenieur? Antworten mit Zitat

Hallo,

wenn Du in die Halbleitertechnik gehst, kommt das alles irgendwo vor.


Viele Grüße
Michael
JonasR
Gast





Beitrag JonasR Verfasst am: 26. Jan 2021 14:36    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für eure Antworten!

Und außerhalb der Halbleiterindustrie, wo könnte man noch auf die beschriebenen Themen stoßen?
Ich sehe mich da tatsächlich nicht so, finde aber die Quantenmechanischen Zusammenhänge spannend und freue mich auf den Stoff. Gibt es also noch andere Möglichkeiten, wie einem diese Thematik im Berufsleben begegnen könnte? Sehr ihr Potential in evtl. Zukunftstechnologien/-branchen?

Gruß, Jonas
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2424

Beitrag ML Verfasst am: 27. Jan 2021 01:33    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

JonasR hat Folgendes geschrieben:

Und außerhalb der Halbleiterindustrie, wo könnte man noch auf die beschriebenen Themen stoßen?
Ich sehe mich da tatsächlich nicht so, finde aber die Quantenmechanischen Zusammenhänge spannend und freue mich auf den Stoff. Gibt es also noch andere Möglichkeiten, wie einem diese Thematik im Berufsleben begegnen könnte? Sehr ihr Potential in evtl. Zukunftstechnologien/-branchen?


die Themen spielen sicher auch in der Messtechnik, der Quantenkryptographie, bei Quantenrechnern, in der Optik (z. B. Optoelektronik), der Festkörperphysik, der Atomphysik, der Astronomie u. ä. eine Rolle.

Letzten Endes lässt sich ohne Quantenmechanik (Tunneleffekt) sogar ein einfacher Batteriestromkreis kaum befriedigend erklären. Es bleibt dort beispielsweise die Frage, wie die Elektronen vom Minuspol der Batterie in den Kupferdraht gelangen. Schließlich befindet sich auf beiden Metallen typischerweise eine dünne, nichtleitende Schicht, die einen direkten Kontakt der Metalle verhindert. Auf mikroskopischer Ebene ist es mit einem "Leiter an Leiter leitet" insofern nicht getan. Man muss sich für diese Details nicht interessieren, man kann aber.

Die Frage nach der Relevanz im Berufsleben lässt sich nicht wirklich vorhersagen, da es um Dein ganz persönliches Berufsleben geht und nebenbei das folgende Bonmot weiterhin gültig ist.
"Prognosen sind eine schwierige Sache. Vor allem, wenn sie die Zukunft betreffen."


Viele Grüße
Michael
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 13529

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Jan 2021 08:11    Titel: Antworten mit Zitat

In meinem beruflichen Umfeld befassen sich Ingenieure – d.h. nicht-Physiker – nicht mit Quantenmechanik und benötigen für ihre Arbeit diesbzgl. keine Grundlagen.

Dennoch arbeiten sie an Themen – siehe Beispiele wie Batterien, Brennstoffzellen, Halbleiter, Optoelektronik ... – die natürlich auf quantenmechanischen Effekten beruhen.

Daraus folgt zumindest heute für einen weiten Bereich industrieller Anwendungsfelder, dass
- die eigentlichen physikalischen Themen von Physikern bearbeitet werden
- Ingenieure diesbzgl. keine Kenntnis benötigen *)
- wenn das Interesse an Quantenmechanik im Vordergrund steht, man besser Physik studieren sollte

*) das ist über ein Nebenfachstudium auch kaum möglich; soweit ich mich erinnere, haben wir in unserer Vorlesung „Festkörperphysik“ trotz voriger Vorlesungen zu Atomphysik und Quantenmechanik die eigentliche Quantenmechanik der Festkörper nur insofern angekratzt, als dass wir bestimmte Effekte und Modelle diesbzgl. verstanden haben, jedoch keineswegs berechnen konnten; dazu hätte man vertieft in theoretische Festkörperphysik einsteigen müssen, und das macht man nicht so nebenher.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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