Experimentalphysk III: Atom- und Quantenphysik

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert

Die Vorlesung und Übung (V4Ü1).

WUSEL-Eintrag der Vorlesung.

WUSEL-Eintrag der Übung. Bitte die Übungen belegen!

Termin Vorlesung:

Mi. 10:15-11:45, HS 04 (Beginn am 13.10.2017)

Fr. 8:30-10:00, HS 04

Termin Übung:

Gruppe A: Do. 12:15-13:00, D.10.08 (Beginn 19.10.2016)
Gruppe B: Do. 12:15-13:00, F.13.15 (Beginn 19.10.2016)

Abgabe der Übungszettel für die Übungsgruppen der laufenden Woche jeweils Dienstags bis 18:00 im Briefkasten vor dem Büro F11.14; Ausgabe der Übungszettel für die nachfolgende Woche zum gleichen Zeitpunkt auf dieser Webseite.

Kontakt: Dr. Christian Pauly, F.11.03, -2625.

Übungsaufgaben: Ü01, Ü02, Ü03, Ü04, Ü05, Ü06, Ü07, Ü08, Ü09, Ü10, Ü11, Ü12, Ü13, Ü14

Hier das Ergebnis der Evaluation der Übungen und der Vorlesung.
Vielen Dank für die positiven Bewertungen und Anregungen!

Inhalt:

1. Einführung (VL01)

2. Experimentelle Grundlagen der AtomphysikMasse und Größe der Atome (VL02)

• Innere Struktur der Atome
• Rutherfordstreuung (VL03)
• Das Photon
• Schwarzkörperstrahlung
• Photoeffekt (VL04)
• Thomson- und Rayleigh-Streeung
• Compton-Streuung (VL05)
• Elektronen als Welle
• Elektronen- und Ionenoptik (VL06)

3. Elemente der Quantenmechanik

• Wellenpakete
• Heisenbergsche Unschärferelation (VL07)
• Konsequenzen aus der Unschärferelation

4. Die Quantenstruktur der Atome

• Borsche Postulate
• Rydberg-Atome
• Weitere ungewöhnliche Atome (VL08)
• Sommerfeld-Erweiterung

5. Elemente der Quantenmechanik

• Konzept der Wahrscheinlichkeitsdichten
• Schrödinger-Gleichung
• Operatoren & Erwartungswerte, Eigenwerte & Eigenfunktionen (VL09)
• Teilchen im Kastenpotential (VL10)
• Teilchen im Potential eines harmonischen Oszllators
• Teilchen an einer Potentialstufe (VL11)

6. Das Wasserstoffatom

• Näherung mit einem Kastenpotential (1-dim und 3-dimensional) (VL12)
• Lösung der Schrödinger-Gleichung: Winkelanteil (VL13)
• Lösung der Schrödinger-Gleichung: Radialanteil
• Energiezustände und Entartung von Zuständen (VL14)
• QM Erwartungswerte und Vertauschbarkeit von Operatoren
• Drehimpulse in der QM (VL15)
• Vertauschungsrelationen für Drehimpulse
• Alkaliatome
• Magnetische Momente Stern-Gerlach Experiment (VL16)
• Spin-Bahn Kopplung und Feinstruktur-Aufspaltung (VL17)
• Kernspin und Hyperfeinstruktur-Aufspaltung (VL18)
• Lamb-Verschiebung

7. Atome in elektrischen und magnetischen Felder

• Normaler and Anomaler Zeeman-Effekt (VL19)
• Stark-Effekt (VL20)
• Elektronen- und Kernspin-Resonanz
• Linienbreite und Linienform

8. Spin-Funktionen und Aspekte der relativistischen QM (VL21)

• Spin-Operatorem und -Funktionen als Zwei-Niveau System
• Klein-Gordon Gleichung
• Dirac-Gleichung
• Löchertheorie und Stückelberg-Feynman Deutung (VL22)

9. Mehrelektronensysteme

• Das Helium-Atom
• Mehrelektronensysteme (VL23)
• Das Periodensystem der Elemente
• Addition von Drehimpulsen
• Hartree-Fock Verfahren
• Röntgenstrahlung (VL24)
• Laser und Bsp. von Anwendungen (VL25)
• Bose-Einstein Kondensat
• MASER (VL26)

10. Molekülphysik

• Das H2+ Ion (VL27)
• Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO)
• Das H2-Molekül
• Chemische Bindung (VL28)
• 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