Atom- und Molekülphysik, Wintersemester 2011/2012

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Programm der Vorlesung

Übung

Literatur-Empfehlungen zur Vorlesung
Termine

Termin für die Nachklausur: Dienstag, 24.04.2012

 Ergebnisse des atomphysikalischen Teils der Nachklausur sind verfügbar und können mittwochs und donnerstags von 9 bis 15 Uhr im Sekretariat von PGD (MHP, Brook-Taylor-Str. 6) eingesehen werden.

 Gruppeneinteilung für die Übungen

VL Di 11-13 NEW 14, 0'05     H. Winter, B. Röder  
VL Do 11-13 NEW 14, 0'07     H. Winter, B. Röder  
UE Do 15-17 NEW 14, 1'15 H. Winter, M. Busch, J. Schlothauer  Punktestand der Übungen 1-5 (pdf)
UE Fr 11-13 NEW 14, 1'09 H. Winter, M. Busch, J. Schlothauer  Punktestand der Übungen 1-5 (pdf)
Programm der Vorlesung

18.10.2011

I. Vorbemerkungen

a) Das Regime der Atomphysik

Abschätzung mit Unschärferelation

b) Atomare Einheiten (a. u.)

(Vertiefung in Übungen)

II. Quantenmechanische Beschreibung des H-Atoms

Separation der Schrödinger-Gleichung in Schwerpunkt- und Relativbewegung

De-Broglie-Wellenlänge für Schwerpunktbewegung

II.1 Schwerpunkt-Bewegung

Allgemeine Wellenfunktion

Beugung am Doppelspalt

Kohärenz und Messprozess (Nichtlokalität der Quantenmechanik, "Welcher Weg"-Problematik)

 

20.10.2011

II.2 Beugungs-Experimente mit Atomen

 He* - Mlynek et al.

 Hen - Toennies et al.

 C60 - Zeilinger et al.

II.3 Relativ-Bewegung (H-Atom)

 Lösung der Schrödinger-Gleichung für die Wellenfunktion des Elektrons mit Separationsansatz

- magnetische Quantenzahl m

- Drehimpulsquantenzahl l

- Hauptquantenzahl n

Kugelflächenfunktionen

 

25.10.2011

 Hybridorbitale

Radialanteil der Wellenfunktion

 Energieterme und Spektrallinien

II.4 Relativistische Schrödingergleichung ( Dirac-Gleichung)

Konzept der relativistischen Behandlung

Spin- und Drehimpulskopplung

Konsequenz für Energieterme, Feinstrukturaufspaltung

II.5 Hyperfeinstruktur

II.6 Quantenelektrodynamische (QED) Effekte

 Grotrian-Diagramme des n=1 und n=2 Niveaus des H-Atoms

III. Mehrelektronensysteme

III.1 Das "Pauli-Prinzip"

Symmetrie der Wellenfunktion

Slater- Determinante

 

27.10.2011

III.2 Elektronische Terme in Mehrelektronensystemen

Terme bei LS-Kopplung

Pauli-Prinzip, Hund'sche Regeln

III.4 Schalenstruktur der Atome, Periodisches System der Elemente

III.5 Spektren der Alkali-Atome

 

01.11.2011

III.6 Das Helium-Atom

Hamiltonoperator

Konstruktion der Wellenfunktion

Störungsrechnung

Coulombintegral, Austauschintegral

III.7 Berechnung von Mehrelektronen-Systemem

Hartree-Fock-Methode

 

03.11.2011

III.8 Drehimpuls-Kopplung, Feinstruktur

LS-Kopplung

CI 2p2 3P0 - 2p3s3P

NaI 3s2S1/2 - 3p2P1/2, 3/2

Beiträge zur Feinstruktur

Äquivalente Elektronen

2p2 - Konfiguration, etc.

III.9 Übergang von LS- zur jj-Kopplung

IV. Wechselwirkung von Atomen mit elektromagnetischer Strahlung

IV.1 Einsteinsche A- und B-Koeffizienten

IV.2 Berechnung von Übergangswahrscheinlichkeiten

"Quanten-Zeno-Effekt"

 IV.2.1 "Goldene Regel"

 IV.2.2 Elektrische Dipolnäherung

Auswahlregeln

 

 
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Übung
 Übung 1 (pdf)
 Übung 2 (pdf)
 
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Literatur-Empfehlungen

1. W. Demtröder: "Experimentalphysik 3. Atome, Moleküle und Festkörper"
Springer, Berlin 1996

2. T. Mayer-Kuckuck: "Atomphysik"
Teubner, Stuttgart 1977

3. Haken/Wolf: "Atom- und Quantenphysik"
Springer, Berlin 1990

4. Haken/Wolf: "Molekülphysik und Quantenchemie"
Springer, Berlin 1994

5. H. Kleinpoppen, in Bergmann-Schaefer: "Lehrbuch der Experimentalphysik", Band 4,
"Teilchen"
de Gruyter, Berlin 1992, S. 1 – 352

6. P. Zimmermann: "Eine Einführung in die Theorie der Atomspektren"
BI, Mannheim 1976

7. Otter/Honecker: "Atome – Moleküle – Kerne",
Band I: "Atomphysik" Teubner, Stuttgart 1993;
Band II: "Molekül- und Kernphysik", Teubner, Stuttgart 1996

8. Bethge/Gruber: "Physik der Atome und Moleküle"
VCH, Weinheim 1990

9. R. D. Cowan: "The theory of atomic structure and spectra"
University of California press, Berkeley 1981

10. F. G. Major: "The quantum beat"
Springer, Berlin 1998

11. H.J. Metcalf and P. van der Straten: "Laser Cooling and Trapping"
Springer, Berlin 1999

12. W. Greiner et al.: "Elementare Materie, Vakuum und Felder"
Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 1986

13. C. Cohen-Tannoudji/B. Diu/F. Laloë: Quantum mechanics, Vol. I, II,
Wiley, New York 1977

14. F. Engelke: "Aufbau der Moleküle"
Teubner, Stuttgart 1992

15. W. Demtröder: „Molekülphysik“
Oldenbourg, München 2003

 
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