|
Experimentalphysik 3+4: Optik und Quanteneffekte / Atom- und Molekülphysik (EP-34)15 ECTS (englische Bezeichnung: Experimental Physics 3&4: Optics and Quantum Effects / Atomic and Molecular Physics)
Modulverantwortliche/r: Dozenten der experimentellen Physik Lehrende:
Dozenten der experimentellen Physik
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Experimentalphysik 3 + 4: Optik und Quanteneffekte / Atom- und Molekülphysik (34310)
Startsemester: |
WS 2017/2018 | Dauer: |
2 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
165 Std. | Eigenstudium: |
285 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
-
- Optik und Quantenphänomene
-
Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene (WS 2017/2018)
(Vorlesung, 4 SWS, Gerd Leuchs et al., Di, Fr, 8:00 - 10:00, HH)
-
Übungen zu Experimentalphysik 3 für Physiker: Optik und Quantenphänomene (WS 2017/2018)
(Übung, 2 SWS, Gerd Leuchs et al., Fr, 10:00 - 12:00, HF, SRTL (307), SR 02.779, SR 01.779, SRLP 0.179, SR 00.103, SR 00.732, SR 01.332, HE; Do, 12:00 - 14:00, SRLP 0.179)
- Atom- und Molekülphysik
-
Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik (SS 2018)
(Vorlesung, 3 SWS, Joachim von Zanthier, Mi, 10:00 - 12:00, HE; Fr, 8:00 - 10:00, HE)
-
Übungen zur Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik (SS 2018)
(Übung, 2 SWS, Joachim von Zanthier, Fr, 10:00 - 12:00, SR 00.103, SR 00.732, SR 01.332, SR 01.779, SR 02.729, HF, SRLP 0.179, SR 01.683; Fr, 12:00 - 14:00, SR 01.178)
Inhalt:
Optik und Quantenphänomene
Belege für die Wellennatur des Lichts, Herleitung der Wellengleichung aus den Maxwell-Gleichungen, Lösungen in Form von ebenen Wellen, Kugelwellen, monochromatische
Felder
Einzelstreuer (getriebener Dipol, Lichtstreuung), Feldausbreitung im homogenen Material,
Polarisation und Stromdichte, modifizierte Maxwell-Gleichungen, modifizierte
Wellengleichung, Stetigkeitsbedingungen an Grenzflächen, Brechungsgesetz,
Fresnelformeln, Brewsterwinkel, Totalreflexion, frustrierte Totalreflexion und
Tunneleffekt bei Licht, Polarisation des Materials (Suszeptibilität, Dispersion)
Strahlenoptik, Matrizenoptik (Prinzip, Anwendung auf Linsen, Abbildungen), Hauptebenen, Abbildungsfehler (chromatische Aberrationen, Fehler für monochromatische
Wellen), optische Resonatoren
Ausbreitungsgleichung unter Randbedingungen, Huygenssches Prinzip,
Fraunhoferbeugung (Entstehung des Beugungsbildes, Beugungsbilder, Grenzen),
Mikroskope, Teleskope, Auflösungsgrenzen, Abbildungstechniken, das Auge.
Polarisation elektromagnetischer Felder
Ebene Wellen im homogenen Material, Polarisationsformen von Licht, Polarisations-
phänomene im durchstrahlten Material, Doppelbrechung, polarisierende Elemente
Teilchencharakter des Lichts, äußerer lichtelektrischer Effekt (Photoeffekt),
Hohlraumstrahlung nach Planck, Compton-Effekt, Wellencharakter von Teilchen
(Elektronenbeugung, Streuung im Kristall), Konsequenzen der Wellennatur des Elektrons
Schrödinger-Gleichung, zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung, Interpretation der
quantenmechanischen Wellenfunktion, Kastenpotenzial, Tunneleffekt mit Materiewellen Atom- und Molekülphysik
Hinweise auf die Existenz von Atomen, Atomgröße, Atommasse, Energieskalen im Atom,
Überblick der Wechselwirkungen, innere Struktur der Atome (Thomsonmodell,
Rutherfordmodell, Kernradius), kann man Atome sehen?
Erzeugung freier Elektronen, Elektronenladung, Elektronenmasse, Elektronenspin (Stern-Gerlach-Versuch), magnetisches Moment, Elektronengröße
Hohlraumstrahlung nach Einstein, Ratengleichungen, 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, Molekülorbitale, LCAO-Näherung, spektroskopische Notation, Rotation
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung der Optik, von Quantenphänomenen sowie der Atom- und Molekülphysik gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Experimentalphysik 3 + 4: Optik und Quanteneffekte / Atom- und Molekülphysik)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Optik und Quanteneffekte / Atom- und Molekülphysik (Prüfungsnummer: 61211)
(englischer Titel: Optics and Quantum Effects / Atomic and Molecular Physics)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 61211 Mündliche Prüfung zu Experimentalphysik: Optik und Quanteneffekte / Atom- und Molekülphysik (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 30, 15.0 ECTS, Prüfung).
|
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: SS 2018 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Gerd Leuchs (060506), | 2. Prüfer: | Joachim von Zanthier (060549) |
|
![](/img/anew/void.gif) |
![](/img/anew/void.gif) |
|
UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
|
|