Atomphysik - WS 10/11
Dr. Michael Sing
Aktuelles
Die Ergebnisse der Nachklausur finden Sie hier. Der Notenschlüssel ist identisch zu dem der ersten Klausur. Die Einsichtnahme der Nachklausur findet am Mittwoch den 6.4. um 14:00 im Seminarraum II Physik statt.
Inhalt
Allgemeine Informationen
| Personen | Vorlesung: Dr. Michael Sing, Tel.: (470)-3570 Übungsgruppenleitung: Dr. Carsten Busse, Tel.: (470)-3599 |
| Zeitraum | Die Veranstaltung beginnt am 11. Oktober 2010 und endet am 02. Februar 2011. |
| Vorlesungen | Die Vorlesungen finden montags von 12.00–13.30 Uhr und mittwochs von 10.00–11.30 Uhr im Hörsaal II statt. |
| Folien zur Vorlesung | Die Folien stellen KEIN vollständiges Skript zur Vorlesung dar. 12. Vorlesung (22.11.2010; korrigiert) 23. Vorlesung (12.01.2011; korrigiert) |
| Übungen | Die Übungen finden jeweils mittwochs in Gruppen mit etwa 15 Studenten statt. Ausgabe des 1. Blattes am 18.10., Abgabe am 25.10., erste Übungsveranstaltung am 27. 10. Übungsblätter siehe unten. |
| Klausur | Donnerstag, den 24.02.2011 von 9:00 bis 12:00 Uhr im Chemiehörsaal I statt. Voraussetzung zur Teilnahme ist die erfolgreiche Teilnahme an den Übungen. Zur Klausur sind außer einem nicht programmierbaren Taschenrechner keine Hilfsmittel zugelassen (keine Notizen, etc.). Papier wird gestellt. Bitte Kugelschreiber (blau oder schwarz) verwenden. Bitte Studierendenausweis und Lichtbildausweis mitbringen. Die Ergebnisse der Klausur finden Sie hier.
Die Einsichtnahme findet am Mittwoch, den 2.3. von 14:00-15:00 im Seminarraum II. Physik statt. |
| Nachklausur | Die Nachklausur findet am Montag, den 28.03.2011 von 08:30 bis 11:30 Uhr im Hörsaal I statt. Es gelten die gleichen Bedingungen wie bei der ersten Klausur. Die Ergebnisse der Nachklausur finden Sie hier. Der Notenschlüssel ist identisch zu dem der ersten Klausur. Die Einsichtnahme der Nachklausur findet am Mittwoch den 6.4. um 14:00 im Seminarraum II Physik statt. |
Inhalt
Das Modul besteht aus einer Vorlesung mit Übungen zu folgenden Themen:
1. Aufbau der Atome
1.1 Historische Entwicklung der Atomvorstellung
1.2 Existenz von Atomen: Experimentelle Hinweise
1.3 Bestimmung der Atomgröße
1.4 Abbildung von Atomen
1.5 Elektrischer Aufbau
1.6 Atommasse und Isotopie
1.7 Innere Struktur der Atome
1.8 Instabilität des "klassischen" Rutherford-Atoms
1.9 Streutheorie und Rutherford-Experiment
2. Experimentelle Grundlagen der Quantenphysik
2.1 Elektromagnetische Strahlung
2.2 Thermische Hohlraumstrahlung und Energiequantisierung
2.3 Der photoelektrische Effekt
2.4 Compton-Streuung
2.5 Photonen: Licht als Teilchen
2.6 Teilchen als Wellen
2.7 Materiewellen und Wellenfunktionen
2.8 Heisenbergsche Unschärferelation
2.9 Der Messprozess in der Quantenmechanik
2.10 Atomspektren und stationäre Zustände
2.11 Bohrsches Atommodell
3. Mathematische Formulierung der Quantenmechanik
3.1 Die Schrödinger-Gleichung
3.2 Teilchen an einer Potentialstufe
3.3 Potentialbarriere und Tunneleffekt
3.4 Der Potentialkasten
3.5 Der quantenmechanische harmonische Oszillator
3.6 Der mehrdimensionale Potentialkasten
3.7 Formale Theorie der Quantenmechanik
4. Atome mit einem Elektron
4.1 Wasserstoff und wasserstoffähnliche Atome
4.2 Zentralkräfte und Drehimpuls in der Quantenmechanik
4.3 Atomorbitale und Eigenenergien
4.4 Atome im Magnetfeld
4.5 Der Elektronenspin
4.6 Addition quantenmechanischer Drehimpulse
4.7 Spin-Bahn-Wechselwirkung und Feinstruktur
4.8 Hyperfeinstruktur und Lamb-Shift
5. Mehrelektronenatome
5.1 Das Heliumatom
5.2 Das Paulische Ausschließungsprinzip
5.3 Elektronenstruktur der Atome
5.4 Röntgenspektren und Innerschalenanregungen
Literaturempfehlung
- Demtröder, Experimentalphysik 3 (Springer, Berlin, 2009, ISBN 978-3-642-03910-2), Euro 44,95
- Haken/Wolf, Atom- und Quantenphysik (Springer, Berlin, 2004, ISBN 978-3-540-02621-1), Euro 54,95
- Es gibt auch eine englische Version: The physics of atoms and quanta (Springer, Berlin, 2005, ISBN 978-3-540-20807-5), Euro 103,74
- weiterführend: Haken/Wolf, Molekülphysik und Quantenchemie (Springer, Berlin, 2006, ISBN 978-3-540-30314-5), Euro 54,95
- Mayer-Kuckuk, Atomphysik (Vieweg+Teubner, 1997, ISBN 978-3-519-43042-1), Euro 30,90
- Alonso/Finn, Quantenphysik und Statistische Physik (Oldenbourg, 2005, ISBN 978-3-486-57762-4), Euro 39,80
- Das Buch von Demtröder ist online über die Universitätsbibliothek als Springer e-book einsehbar.
Übungsgruppen
In den Übungsgruppen werden mittwochs die in derselben Woche montags vor der Vorlesung abgegebenen Lösungen der Übungsaufgaben (Einwurf in den Briefkasten vor dem II. Physikalischen Institut) besprochen (Ausgabe montags in der Vorwoche auf dieser Webseite). Es wird erwartet, daß die Aufgaben jeweils von einer Studentin oder einem Studenten an der Tafel vorgerechnet werden. Jeder Teilnehmer muß mindestens zweimal im Semester eine Aufgabe erfolgreich an der Tafel vorrechnen. Ein Übungsleiter gibt Erläuterungen und beantwortet Fragen zu den Übungsaufgaben.
Die Einteilung der Übungsgruppen finden Sie hier. (Stand: 25.10.2010)
Wechsel der Übungsgruppe nur mit Tauschpartner!!
| Gruppe | Zeit | Ort | Übungsleiter |
|---|---|---|---|
| 1 | 8:00-9:30 | Seminarraum I. Physik | Max Baum |
| 2 | 8:30-10:00 | Seminarraum II. Physik | Daniel Förster |
| 3 | 8:00-9:30 | Konferenzraum Theorie | Carsten Busse |
| 4 | 14:00-15:30 | Seminarraum Theorie | Timm Gerber |
Teilnahme an den Übungsgruppen nur nach Anmeldung!
Übungsaufgaben
| Ausgabe | |
| Abgabe | Einwurf in den Briefkasten vor dem II. Physikalischen Institut jeweils am darauffolgenden Montag vor der Vorlesung |
| Bearbeitung | Bearbeitung und Abgabe ist in Gruppenarbeit möglich (max. 3 Personen pro Gruppe). |
| Bewertung | Die Bewertung erfolgt nach der auf den Übungsblättern angegebenen Punktzahl durch die Übungsleiter. |
| Klausurzulassung | Zur Klausurzulassung notwendig:
|
| Besprechung | Die Aufgaben werden in den Übungsgruppen am Mitwoch nach der Abgabe besprochen. Jeder, der eine Lösung abgibt, muss in der Lage sein, sie in der Übungsgruppe vorzutragen. Andernfalls ist Punktabzug möglich. |
Weitere interessante Links
II. Physikalisches Institut, Uni Köln
Studienplan Bachelor-Studium