Experimentalphysik 3 für Studierende der Materialphysik (EP-MAT 3)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 3 for Materials Physics)
Modulverantwortliche/r: Vahid Sandoghdar
Lehrende:
Vahid Sandoghdar
Startsemester: |
WS 2020/2021 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
-
-
Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene
(Vorlesung, 4 SWS, Vahid Sandoghdar, Di, Fr, 8:30 - 10:00)
-
Übungen zu Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene
(Übung, 2 SWS, Vahid Sandoghdar, Fr, 10:00 - 12:00; Do, 12:00 - 14:00)
Inhalt:
Experimentelle Hinweise auf die Existenz und Eigenschaften von Atomen, Atomgröße, Atommasse, Energieskalen im Atom,
Überblick der Wechselwirkungen, innere Struktur der Atome (Thomsonmodell,
Rutherfordmodell, Kernradius)
Erzeugung freier Elektronen, Elektronenladung, Elektronenmasse, Elektronenspin (Stern-Gerlach-Versuch), magnetisches Moment, Elektronengröße
äußerer lichtelektrischer Effekt (Photoeffekt), Hohlraumstrahlung nach
Planck, Compton-Effekt, spontane und stimulierte Emission, Laserprinzip
Materiewellen, Wellenpakete, Heisenbergsche Unschärferelation, Quantenstruktur der
Atome (Bohrsches Atommodell, Franck-Hertz-Versuch, Stabilität von Atomen), Was
unterscheidet die Quantenphysik von der klassischen Physik
Schrödinger-Gleichung, Erwartungswerte, Operatoren und Eigenwerte, mehrdimensionale
Probleme, der Drehimpuls in der Quantenmechanik, stationäre Störungstheorie
Elektron im Zentralpotential (Coulombfeld), Berücksichtigung des Elektronenspins,
Feinstruktur, Hyperfeinstruktur, Lambverschiebung, vollständige Beschreibung des
Wasserstoffatoms, spektroskopische Notation, Auswahlregeln
Atome im Magnetfeld (Zeeman-Effekt)
Das Helium-Atom (Singulett- und Triplett-Zustände), Pauliprinzip, Symmetrien, Aufbau
größerer Atome, Hundsche Regeln, Periodensystem der Elemente
Das Wasserstoff-Molekülion H2+ , das Wasserstoff-Molekül H2, Ursachen der
Molekülbindung, Hybridisierung, Molekülorbitale, LCAO-Näherung, spektroskopische Notation, Schwingungs- und Rotationsspektroskopie
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung der Atom- und Molekülphysik gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Studien-/Prüfungsleistungen: