1. Situation vor Etablierung der Quantenphysik am Ende des 19. Jh. und Anfang des 20. Jh.
(a) Errungenschaften und offene Fragen der klassischen Physik
(b) Neue Befunde zur Licht-Materie-Wechselwirkung, Welleneigenschaften des Elektrons2. Quantennatur des Lichts
(a) Wellencharakter des Lichts, Beugung und Interferenz am Einfach- und Mehrfachspalt
(b) Teilchencharakter des Lichts:
(c) Strahlung des schwarzen Körpers:
Experimentelle Befunde und Erklärungsversuche im Rahmen der klassischen Physik
Wellen/Moden im Hohlraum als Ensemble von harmonischen Oszillatoren
Quantenhypothese und Plancksches Strahlungsgesetz
3. Materiewellen
(a) Welleneigenschaften des Elektrons
(b) Materiewellen, De Broglie Wellenlänge, Interferenz von Atomen/Molekülen (z.B. C60)
(c) Interferenzexperimente mit einzelnen Quantenobjekten (Elektronen, Photonen):
Doppelspaltexperimente, Welle-Teilchen Dualismus, stochastische Messergebnisse
Strahlteiler und Interferometer
(d) Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Wellenfunktionen
(e) Messungen an Quantenobjekten, Veränderung des Zustandes durch Messung
(f) Unbestimmtheitsrelation, Konsequenzen für gebundene Zustände
4. Quantennatur der Atome, quantenhafte Energieaufnahme/-abgabe
(a) Linienspektren, Röntgenspektren, Franck-Hertz Versuch
(b) Existenz diskreter Energiezustände der Atome, Bohrsches Atommodell
5. Schrödingergleichung
(a) Wellengleichungen in der klassischen Physik
(b) Wellengleichung für Materiewellen: Zeitabhängige Schrödingergleichung
(c) Freies Teilchen, Wellenpakete
(d) Stationäre Schrödingergleichung
(e) Zustände/Eigenfunktionen eindimensionaler Systeme:
Gebundene Zustände: Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden, endlich tiefer Topf
Streuzustände
Reflexion und Transmission an Potentialstufen/-barrieren, Resonanzen, Tunneleffekt
(f) Harmonischer Oszillator (1D)
(g) 3D-Potentialtöpfe, 3D harmonischer Oszillator
(h) Wellenfunktionen, Orbitale und Quantenzahlen des Wasserstoffatoms