Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik (EP-4)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 4: Atomic and Molecular Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik)

Lehrveranstaltungen:

• • Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik
    (Vorlesung, 3 SWS, Pascal Del'Haye et al., Mi, 10:00 - 12:00, HE; Fr, 8:00 - 10:00, HE)
  • Übungen zur Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik
    (Übung, 2 SWS, Pascal Del'Haye et al., Fr, Mo, 10:00 - 12:00, SR 02.779; Fr, 10:00 - 12:00, SR 01.332, SR 01.779, SR 02.729, HF, SRLP 0.179, SR 01.683)

Inhalt:

• Einführung

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?

• Das Elektron

Erzeugung freier Elektronen, Elektronenladung, Elektronenmasse, Elektronenspin (Stern-Gerlach-Versuch), magnetisches Moment, Elektronengröße

• Hohlraumstrahlung und Laser

Hohlraumstrahlung nach Einstein, Ratengleichungen, spontane und stimulierte Emission, Laserprinzip

• Entwicklung der Quantenmechanik

Materiewellen, Wellenpakete, Heisenbergsche Unschärferelation, Quantenstruktur der Atome (Bohrsches Atommodell, Franck-Hertz-Versuch, Stabilität von Atomen), Was unterscheidet die Quantenphysik von der klassischen Physik

• Grundlagen der Quantenmechanik

Schrödinger-Gleichung, Erwartungswerte, Operatoren und Eigenwerte, mehrdimensionale Probleme, der Drehimpuls in der Quantenmechanik, stationäre Störungstheorie

• Das Wasserstoffatom

Elektron im Zentralpotential (Coulombfeld), Berücksichtigung des Elektronenspins, Feinstruktur, Hyperfeinstruktur, Lambverschiebung, vollständige Beschreibung des Wasserstoffatoms, spektroskopische Notation, Auswahlregeln

• Atome in äußeren Feldern

Atome im Magnetfeld (Zeeman-Effekt).

• Mehrelektronenatome

Das Helium-Atom (Singulett- und Triplett-Zustände), Pauliprinzip, Symmetrien, Aufbau größerer Atome, Hundsche Regeln, Periodensystem der Elemente

• Moleküle

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 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:

1. Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich): ab 1. Semester
   (Po-Vers. 2017w | NatFak | Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich) | Gesamtkonto | Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik (Prüfungsnummer: 61511)

(englischer Titel: Written examination in experimental physics: Atomic and molecular physics)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 7.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: SS 2022 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Joachim von Zanthier

1. Prüfer:

Pascal Del'Haye

1. Prüfer:

Birgit Stiller