Physik III: Atome und Kerne

Hauptvorlesung zum Studium der Physik an der TU Braunschweig

Zeit und Ort der Vorlesung: Mi 15.00, MS 3.1 und Fr. 8.00, Pk 15.1

Beginn: Mittwoch, den 2.11.2010

Dozent: Peter Lemmens, IPKM

 

Ankündigungen und Neuigkeiten:

 

- Klausurtermine Physik III: 23.2. und 28.3.2011.

- Vorlesungsevaluation, WS2009/2010.

- Vorlesungsevaluation, WS 2010/2011.

- Links zu Vorlesungsinhalten, siehe Literatur.

- Videos zu Quantenmechanik von Leonard Susskind, Stanford University 1, 2, 3. Quantum Entanglements 1, 2, ..

- Software zum Versuch Quantum Analogs von Rene Matzdorf, Univ. Kassel (akustische Analyse mit Hilfe eines Laptops, Quantenorbitale, etc).

 

 

Bilder aus dem Zyklus "Ein Rheinländer in Südostniedersachsen". Dies ist ein Bild aus einer Vorlesung am Montag morgen um 8.00. Ich danke an dieser Stelle meiner treuen Zuhörerschaft. 

 

Anmerkungen:

 

  • Das Quiz vertieft die Vorlesungsinhalte. Es erscheint wöchentlich in der VL. Folien zur Vorlesung und Inhaltsangaben gibt es in der Vorlesung.

  • Die Übungen gibt es als Hausaufgabe und Präsenzübung. Es gibt nichts Besseres, um den Stoff wirklich zu verstehen.

  • Die Klausur dient zur Bestätigung des Lernziels.

  • Wir benutzen im Verlaufe der Vorlesung auch einige Orginalarbeiten zur Entwicklung der Quantenmechanik (in Englisch).


 

Übung: Dipl.-Phys. Dirk Wulferding und Ms Sc. Fatih Cetin

 

  • Eine der zwei Kleingruppenübungen wird in Englisch gehalten. Eine Liste mit Übersetzungen der Fachtermini wird zur Verfügung gestellt.
  • Aufgabenblätter gibt es auch auf den Webseiten des IPKM (der Dank geht hier an Herrn Dirk Menzel)


 

Inhaltsangabe zum Literaturstudium: Die Seitenangaben entsprechen Demtröder, Physik III. Der elektronische Zugang ist kostenlos über die Bibiothek der TU-BS. Sie können auch die ältere, 3. Auflage benutzen, siehe unten.

 

Demtröder 4. Auflage (Mein Dank geht an Herrn N.-A. Rosien), siehe auch Modulhandbuch MHB

Klassische (In)konsistenzen – s. 7-16

Können wir Atome sehen – s. 17-21

Frühe Methoden der Atomphysik – s. 21, 31

Struktur von Atomen, Atommodelle – s. 61-72

Streuversuche – s. 58

Rutherfordstreuung – s. 70

Standartmodell

Big Bang und Symmetriebrechung

Frank-Hertz Versuch – s. 112

Interferenzeffekte mit EM-Wellen und Materiewellen – s. 115-118

Photoeffekt und Compton-Effekt – s. 84-86

Wellenfunktion, Wellenpakete, Unbestimmtheit – s. 101

Atomspektren – s. 106

Röntgenstrahlung – s. 253

Schrödinger-Gleichung  – s. 123

Anwendungen: Tunneleffekt (129), harmonisches Oszillator – s. 134

Teilchen in 3D- und Kugelpotentialen – s. 137

Wasserstoffatom – s. 151

Quantenzahlendes Wasserstoffatoms – s. 155

Normaler Zeeman-Effekt – s. 160

Relativistische Korrekturen – s. 165

Experimente und Atomspektroskopie – s. 156

Stern-Gerlach (167) und Einstein-de Haas – s. 168

Anormaler Zeeman – s. 172

Hyperfeinstruktur – s. 175

Termschemata – s. 178

Korrespondenzprinzip – s. 185

Atome mit mehreren Elektronen – s. 191

__________________________________________


 

 

Inhalte der Vorlesung nach MHB


  • Atomistik der Materie
  • Atomaufbau und Spektrallinien
  • Bestandteile des Atoms
  • Photo- und Compton-Effekt
  • Dualismus Teilchen-Welle
  • Erste Begriffe der Quantenmechanik
  • Zweite Begriffe der Quantenmechanik
  • Pauli-Prinzip und Quantenzahlen
  • Röntgenspektren
  • Wechselwirkung von Atomen und elektromagnetischer Strahlung
  • Wärmestrahlung
  • Laser
  • Chemische Bindung, einfache Molekülmodelle
  • Symmetrien
  • Mehrelektronenprobleme
  • Methoden der Molekülspektroskopie
  • Wechselwirkung von Atomen und Molekülen mit Licht
  • Aufbau der Atomkerne
  • Instabilität der Kerne, Radioaktivität
  • Kernkräfte und Kernmodelle
  • Kernreaktionen
  • Experimentelle Techniken der Kernphysik

 

Literatur und andere Medien zur Vorlesung:

 

Zurzeit benutze ich "Demtröder, Physik III" zur Vorbereitung der ersten Kapitel (TU: auf den Seiten der TU-Bibliothek).

  • Cox: Introduction to Quantum Theory and Atomic Structure (elementare Einführung).

  • Demtröder: Physik III (für den ersten Teil der Vorlesung, TU)

  • Demtröder: Atoms, Molecules and Photons (zweiter Teil, TU)

  • Hertel, Schulz: Atome, Moleküle und optische Physik I (Atomphysik und Grundlagen der Spektroskopie,TU)

  • Haken, Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie (nur für spätere Kapitel)

Weitere Videos und Weblinks zur Quantenphysik:

  • David Gross: The future of physics, ca. ab Min. 4

http://www.youtube.com/watch?v=iNmZqH01nX0

  • Frank Wilczek "Anticipating a New Golden Age", ca. ab Min. 20

http://www.youtube.com/watch?v=914jzZ4LXcU&feature=related

  • Prof.V.Balakrishnan, Introduction to Quantum Physics: Heisenbergsche Unschärferelation:

http://www.youtube.com/watch?v=TcmGYe39XG0
 

Zur Herleitung der Schrödingergleichung

http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC3/Kap_II/Schroedinger_Herleitung.htm

Zu Beugungsexperimenten an einem Doppelspalt

http://www.teachspin.com/instruments/two_slit/index.shtml

 


 

Wie komme ich an meine ECTS?

 

  • Erfolgreiche Teilnahme an der Übung (Vorrechnen und Abgabe der Hausaufgaben) und dem Quiz in der Vorlesung berechtigen zur Teilnahme an der Klausur.

  • Die Klausur richtet sich sehr stark nach den zuvor in den Übungen besprochenen Aufgaben + kleiner Probleme aus der Vorlesung (Quiz). Ein doppelseitig, handgeschriebenes A4-Blatt mit Formeln ist zugelassen zur Klausur. Nicht zugelassen am Arbeitsplatz sind Taschen, Jacken, programmierbare Taschenrechner, mp3-Player, nicht handelsübliche Mengen von Nahrungsmitteln und Getränken, etc.

  • Es gibt zwei Klausurtermine, vor und nach der vorlesungsfreien Zeit.  


 


zurück zu den Webseiten von Peter Lemmens

Diese Web-Seite stellt keine Meinungsäußerung der TU Braunschweig dar.

p.lemmens-at-tu-bs.de, letzte Änderung: 26.11.2011