Atomphysik WS 2011/12

Prof. Dr. Peter Schilke

Allgemeine Informationen

Studierende mit Studienziel Physik Bachelor melden sich bitte über KLIPS zur Klausur an.

Die zur Klausur zugelassenen Studenten, welche NICHT "Bachelor Physik" als Studienziel verfolgen (z.B. Lehramt oder Nebenfächer), können prinzipiell die Klausur mitschreiben sofern sie die Zulassung haben (zu diesem Zweck wird es blanko Deckblätter geben), sollten aber mit Frau Herrmann im Prüfungsamt der Physik Kontakt aufnehmen.

Informationen zur Einteilung der Übungsgruppen

Die Übungen finden Mittwochs in verschiedenen Räumen der physikalischen Institute statt.

Geben Sie bitte das Aufgabenblatt mit ab und schreiben Sie ihren Namen, Matr.-Nr. und die Nummer ihrer Übungsgruppe auf das Aufgabenblatt mit drauf.
 

Inhalt

Themenschwerpunkte:

• Relativitätstheorie
  • Zeitdilatation
  • Längenkontraktion
  • Relativistische Masse, Impuls und Energie
  • Lorentz-Transformationen
• Teilcheneigenschaften von Wellen
  • Schwarzkörper-Strahlung
  • Photoelektrischer Effekt
  • Compton-Effekt
• Welleneigenschaftern von Teilchen
  • De Broglie Wellen
  • Wahrscheinlichkeitswellen
  • Heisenberg'sche Unschärferelation
• Atomstruktur
  • Entwicklung der Atomvorstellung
  • Atommodelle
  • Experimentelle Bestimmung der Atomeigenschaften
  • Spektren
  • Bohr'sches Atommodell
• Quantenmechanik
  • Schrödinger-Gleichung
  • Einfache Quantenmechanische Systeme: Teilchen im Kasten, harmonischer Oszillator
  • Operatoren und Eigenwerte
• Wasserstoffatom
  • Schrödingergleichung für Einelektronen-Atome
  • Zeeman-Effekt
  • Relativistische Korrektur der Energieterme
  • Elektronenspin
  • Spin-Bahn Kopplung
  • Lamb-Verschiebung
• Mehr-Elektronen-Atome
  • Heliumatom
  • Aufbau der Elektronenhüllen größerer Atome
  • Elektronenkonfiguration und Drehimpulskopplung
  • Angeregte Atomzustände
• Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung
  • Übergangswahrscheinlichkeiten
  • Auswahlregeln
  • Linienbreiten
  • Laser
• Moleküle
  • Molekülbindung
  • Rotation und Schwingung
  • Chemische Reaktionen

Die Themenfolge orientiert sich an Beiser (s.u.), was aber nicht heißt, daß sich die Inhalte auch unbedingt an Beiser orientieren, hier werden Demtröder und Haken/Wolf eine wichtige Rolle spielen, ergänzt durch Mayer-Kuckuk.  Halliday, Giancoli und Tipler sind allgemeint Physikbücher, die nicht allzu tief in die Atomphysik einsteigen, sie sind aber gut zu lesen, und ihr Bildmaterial wird viel in den Vorlesungen benutzt werden.  Feynman ist gut als Ergänzung, weil er oft einen komplett anderen Blickwinkel bietet. 

Die Folien der Vorlesung werden dann hier auch verlinkt sein, mit password, das in der Vorlesung bekanntgegeben wird, geschützt.  Um Mißverständnissen vorzubeugen: diese Folien ersetzten weder eigene Mitschriften, noch sollten sie als alleinige Lerngrundlage benutzt werden.

Ich werde auch versuchen, die unbeschriebenen Folien VOR der Vorlesung hier zu linken, das wird dann aber nicht notwendigerweise die endgültige Version sein.  NACH der Vorlesung werden diese Versionen dann durch die endgültige Version ersetzt.

Übungsaufgaben

Übunstermine:
Termine und Übungsdownload siehe oben (letzte Spalte bei "Vorlesungstermine"). Die Übungsaufgaben können auch von der Übungswebseite geladen werden. Der Benutzername ist die vollständige smail Adresse (mustermann@smail.uni-koeln.de). Das Passwort ist die Matrikelnummer.

Modulprüfung

Klausur:

Für die Klausur mitzubringende Utensilien:  Lineal/Geodreieck, Lichtbildausweis, Studienausweis

• Regelmäßige Teilnahme an den Übungen und aktive Mitarbeit
• Mindestens 50% der maximal möglichen Übungspunkte, max. zwei (2) Übungsblätter nicht bearbeitet (=0 Punkte),
  mindestens eine Aufgabe in den Übungsgruppen vorgerechnet
• Weiterhin zugelassen sind Studierende, die die Zulassung in vergangenen Semestern schon erreicht hatten (Diplom und Lehramt in höheren Semestern).
  Nichtprogrammierbare Taschenrechner sind erlaubt, keine Notizen.  Papier wird gestellt. Bitte Kugelschreiber (blau oder schwarz) verwenden. Bitte Studierendenausweis und Lichtbildausweis mitbringen.

Nachklausur:

Für die Nachklausuren mitzubringende Utensilien: s.o.

Literaturempfehlung

• Demtröder, Experimentalphysik 3, Springer
• Haken/Wolf, Atom- und Quantenphysik, Springer
• Beiser, Concepts of modern Physics, McGraw-Hill
• Mayer-Kuckuk, Atomphysik, Teubner
• Halliday, Resnick, Walker, "Halliday Physik" "Bachelor Edition" , Wiley
•  Feynman, "Vorlesungen über Physik", Band 3, Oldenbourg
• Giancoli, "Physik", Pearson
• Tipler, "Physik für Wissenschaftler und Ingenieure", Springer

Das Springer e-book von "Demtröder" ist online über die  Universitätsbibliothek einsehbar.

Weitere Informationen und Weblinks