Experimentalphysk III: Atom- und Quantenphysik (V4Ü1)

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert

WUSEL-Eintrag der Vorlesung.

WUSEL-Eintrag der Übung. Bitte die Übungen belegen!

Termin Vorlesung:

Montags und Freitags 8:30-10:00, HS 04 (Beginn am 07.10.2019)

Übungen:

Vorläufige Planung:
Gruppe A: Do. 12:15-13:00, F.13.15 (Beginn 17.10.2019)
Gruppe B: Do. 12:15-13:00, F.13.17 (Beginn 17.10.2019)
[Gruppe C: Mi. 16:00-16:45, F.13.15 (Beginn 16.10.2019)]

Abgabe der Übungszettel für die Übungsgruppen der laufenden Woche jeweils Dienstags bis 11:00 im Briefkasten vor dem Büro F.11.14;

Ausgabe der Übungszettel für die nachfolgende Woche zum gleichen Zeitpunkt auf dieser Webseite.

Übungsaufgaben:

Ü01 , Ü02 , Ü03, Ü04 , Ü05, Ü06, Ü07, Ü08, Ü09, U10, Ü11, Ü12, Ü13, Ü14

Inhalt:

1. Einführung (Folien)

2. Experimentelle Grundlagen der AtomphysikMasse und Größe der Atome (Folien)

• Innere Struktur der Atome (Folien)
• Rutherfordstreuung
• Das Photon (Folien)
• Schwarzkörperstrahlung
• Photoeffekt
• Thomson- und Rayleigh-Streuung (Folien)
• Compton-Streuung
• Elektronen als Welle (Folien)
• Elektronen- und Ionenoptik

3. Elemente der Quantenmechanik (I)

• Wellenpakete (Folien)
• Heisenbergsche Unschärferelation
• Konsequenzen aus der Unschärferelation

4. Die Quantenstruktur der Atome

• Bohrsche Postulate (Folien)
• Rydberg-Atome
• Weitere ungewöhnliche Atome
• Sommerfeld-Erweiterung

5. Elemente der Quantenmechanik (II)

• Konzept der Wahrscheinlichkeitsdichten (Folien)
• Schrödinger-Gleichung
• Operatoren & Erwartungswerte, Eigenwerte & Eigenfunktionen
• Teilchen im Kastenpotential (Folien)
• Teilchen im Potential eines harmonischen Oszllators
• Teilchen an einer Potentialstufe (Folien)

6. Das Wasserstoffatom

• Näherung mit einem Kastenpotential (1-dim und 3-dimensional) (Folien)
• Lösung der Schrödinger-Gleichung: Winkelanteil
• Lösung der Schrödinger-Gleichung: Radialanteil (Folien)
• Energiezustände und Entartung von Zuständen (Folien)
• QM Erwartungswerte und Vertauschbarkeit von Operatoren (Folien)
• Drehimpulse in der QM
• Vertauschungsrelationen für Drehimpulse
• Alkaliatome (Folien)
• Magnetische Momente Stern-Gerlach Experiment
• Spin-Bahn Kopplung und Feinstruktur-Aufspaltung (Folien)
• Kernspin und Hyperfeinstruktur-Aufspaltung (Folien)
• Lamb-Verschiebung

7. Atome in elektrischen und magnetischen Felder

• Normaler and Anomaler Zeeman-Effekt (Folien)
• Stark-Effekt (Folien)
• Elektronen- und Kernspin-Resonanz
• Linienbreite und Linienform

8. Spin-Funktionen und Aspekte der relativistischen QM

• Spin-Operatorem und -Funktionen als Zwei-Niveau System (Folien)
• Klein-Gordon Gleichung
• Dirac-Gleichung
• Löchertheorie und Stückelberg-Feynman Deutung (Folien)

9. Mehrelektronensysteme

• Das Helium-Atom
• Mehrelektronensysteme (Folien)
• Das Periodensystem der Elemente
• Addition von Drehimpulsen
• Hartree-Fock Verfahren
• Röntgenstrahlung (Folien)

10. Laser und Maser

• Funktionsprinzip und Laserbedingung (Folien)
• Lasertypen und Beispiele von Anwendungen (Folien)
• Bose-Einstein Kondensat
• MASER

11. Molekülphysik

• Das H2+ Ion (Folien)
• Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO) (Folien)
• Das H2-Molekül
• Chemische Bindung
• Born-Oppenheimer Näherung
• Rotations- und Schwingungszustände
• Franck-Condon Prinzip
• Hybridisierung
• Raman-Effekt

Literatur:

H. Haken, H.C. Wolf

Atom- und Quantenphysik

Springer

T. Mayer-Kuckuk

Atomphysik

Teubner

W. Demtröder

Experimentalphysik 3

Springer

D. Halliday et al.

Physik

Wiley-CH

Evaluationsergebnisse

Vielen Dank, die Ergebnisse der Vorlesung- und Übungsevaluation sind sehr gut ausgefallen! Die Kritiken und Anregungen berücksichtigen wir gerne zur weiteren Verbesserung dieser Lehrveranstaltung.