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Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik (EP-4)7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Experimental Physics 4: Atomic and Molecular Physics)
Modulverantwortliche/r: Joachim von Zanthier, Dozenten der experimentellen Physik Lehrende:
Joachim von Zanthier
Start semester: |
SS 2019 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
75 Std. | Eigenstudium: |
150 Std. | Language: |
Deutsch |
Lectures:
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Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik
(Vorlesung, 3 SWS, Joachim von Zanthier, Wed, 10:00 - 12:00, HE; Fri, 8:00 - 10:00, HE; Die Vorlesung beginnt am Freitag, 26.04.19, 8:15 Uhr)
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Übungen zur Experimentalphysik 4: Atom- und Molekülphysik
(Übung, 2 SWS, Joachim von Zanthier et al., Fri, 10:00 - 12:00, SR 00.732, SR 01.332, SR 01.779, SR 02.729, HF, SRLP 0.179, SR 01.683)
Inhalt:
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 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:
- Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich): ab 1. Semester
(Po-Vers. 2017w | NatFak | Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich) | Ergänzende Modulstudien Physik | 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 2019, 1. Wdh.: SS 2019 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Joachim von Zanthier |
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