Experimentalphysik 3 für Studierende der Materialphysik (EP-MAT 3)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 3 for Materials Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimentalphysik 3: Atom- und Molekülphysik)
Modulverantwortliche/r: Stephan Götzinger
Lehrende:
Stephan Götzinger
Startsemester: |
WS 2018/2019 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Experimentalphysik 3: Atom- und Molekülphysik
(Vorlesung, 4 SWS, Stephan Götzinger, Mo, Mi, 10:00 - 12:00, SR 00.103)
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Übung zur Experimentalphysik 3 : Atom- und Molekülphysik
(Übung, 2 SWS, Stephan Götzinger, Mo, 12:00 - 14:00, SR 00.103)
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
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- Materialphysik (Bachelor of Science): ab 3. Semester
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Materialphysik (Bachelor of Science) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Experimentalphysik 3: Atom- und Molekülphysik)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen: