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Integrierter Kurs LA: Quantenmechanik und Atomphysik (IKL)10 ECTS (englische Bezeichnung: Integrated Course: Quantum Mechanics and Atomic Physics)
Modulverantwortliche/r: Dozenten der Physik, Michael Schmiedeberg, Stephan Götzinger Lehrende:
Michael Schmiedeberg, Stephan Götzinger
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Integrierter Kurs 1: Quantenmechanik und Atomphysik (108231)
Startsemester: |
SS 2019 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
120 Std. | Eigenstudium: |
180 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Integrierter Kurs LA: Quantenmechanik und Atomphysik
(Vorlesung, 5 SWS, Stephan Götzinger et al., Di, Do, Fr, 10:00 - 12:00, HH)
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Übungen zum Integrierten Kurs LA: Quantenmechanik und Atomphysik
(Übung, 4 SWS, Michael Schmiedeberg et al., Mi, Fr, 8:00 - 10:00, SR 01.683)
Inhalt:
Quantenmechanik
Heisenberg'sche Matrix-Form und Schrödinger-Gleichung
eindimensionale Wellenmechanik (stückweise konstante Potentiale, nur
Ortsdarstellung)
Zentralpotential, Drehimpuls
zeitunabhängige Störungsrechnung 1. Ordnung
algebraische Behandlung des Oszillators
Interpretation der Quantentheorie, Heisenberg'sche Unschärferelation
elementare Aspekte zum Spin
Atomphysik
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
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die Grundlagen der Quantenmechanik und der Atomphysik gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Bemerkung:
Provisorische Zuordnung des Moduls zu einer MeinCampusprüfung. Nur für Lehramtsstudierende nach neuer Prüfungsordnung.
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): ab 4. Semester
(Po-Vers. 2018w | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Integrierter Kurs 1: Quantenmechanik und Atomphysik)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Integrierter Kurs LA: Quantenmechanik und Atomphysik (Prüfungsnummer: 62751)
(englischer Titel: Integrated Course LA: Quantum mechanics and atomic physics)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 62751 Integrierter Kurs: Quantenmechanik und Atomphysik (Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) 2018w, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 120, 10 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2019, 1. Wdh.: SS 2019 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Michael Schmiedeberg (060353), | 2. Prüfer: | Stephan Götzinger (060564) |
- Termin: 05.08.2019, 10:15 Uhr, Ort: HF
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