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    Eine Installation visualisiert Teilchenschauer die auf dem Dach der Junior-Uni gemessen werden. [mehr]
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  • Internationales Abkommen zum Pierre Auger Observatorium
     Das Pierre-Auger-Observatorium, an dem  die Bergische Universität seit 2003 maßgebend beteiligt... [mehr]
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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.