Ausgehend von Newtons Kraftbegriff werden die Studierenden mit den grundlegenden Erhaltungsgrößen Energie, Impuls und Drehimpuls vertraut gemacht. Sie lernen auch den Feldbegriff und die fundamentalen Wechselwirkungskräfte kennen. Temperatur und Wärme werden auf die Energie der statistischen Bewegung der Moleküle zurückgeführt.
Durch Analyse der Ausbreitung des Lichtes erwerben die Studierenden ein klares Verständnis des relativistischen Ver-haltens von Zeit und Länge. Sie werden auch mit dem Welle-Teilchen Dualismus, der Interferenz von Partikelstrahlen und den Wahrscheinlichkeitsaussagen der Quantenmechanik vertraut gemacht. Videoexperimente und Animationen dienen der Veranschaulichung.
In neuerer Zeit hat die Entwicklung des globalen Klimas großes Interesse gefunden. Die Oberflächentemperatur der Erde wird hauptsächlich durch den Transport von Wärmeenergie und Masse durch die Atmosphäre bestimmt. Die Studierenden erkennen den maßgeblichen Einfluss von Treibhausgasen und Wolken auf diese Transportvorgänge. Sie lernen auch neuere Untersuchungen der Entstehung von Nano-Aerosolpartikeln kennen, die entscheidend zur atmosphärischen Wolkenbildung und damit zur Klimaentwicklung beitragen.