Einführung in die Experimentalphysik, Teil III
Grundlagen der Atomphysik

Prof. Dr. Alexander Piel (WS 2002/03)

Kleiner Hörsaal im Physikzentrum, Di 8:10-9:20, Do 8:10-9:20, Beginn: 15.10.2002

Vorbemerkung

Diese 3-stündige Vorlesung richtet sich an Studierende der Physik, Geophysik, Ozeanographie, Meteorologie, sowie Mathematik und Informatik mit Nebenfach Physik im 3. Fachsemester. Zu dieser Vorlesung wird kein gedrucktes Skript herausgegeben, da es gute Darstellungen der Atomphysik in jedem Umfang und Schwierigkeitsgrad in Buchform gibt. Die Links auf dieser Seite führen zu kurzen Zusammenfassungen der wichtigsten Fakten und Gesetzmäßigkeiten der jeweiligen Lerneinheit.

Inhalt:

  1. Entwicklung des Atombegriffs
    • Die Griechen
    • Die Neuzeit
    • Das 19. Jahrhundert
  2. Eigenschaften der Atome
    • Masse und Größe der Atome
    • Periodensystem
    • Elektronenmasse und -ladung, Millikanversuch
    • Optische Spektren und Spektrometer
    • Isotope und Massenspektrometrie
    • Thomsons Atommodell
    • Rutherfords Atommodell
  3. Teilchen und Wellen
    • Photoeffekt, Wirkungsquantum
    • Comptoneffekt, Lichtquanten, Strahlungsdruck
    • Mößbauereffekt
    • Elektronen als Welle, Davisson-Germer Exp.
    • Elektronenbeugung und -interferenz
  4. Die ältere Quantentheorie
    • Bohrs Atommodell
    • Bohr-Sommerfeld Modell
    • Das Korrespondenzprinzip
    • Franck-Hertz Versuch
  5. Wellenmechanik
    • DeBroglie Wellen
    • Die zeitunabhängige Schrödingergleichung
    • Freie Teilchen, Wellenpakete
    • Potentialprobleme
    • Tunneleffekt, Tunnelmikroskop
    • Harmonischer Oszillator
    • Wellenfunktion und Energieniveaus
  1. Atome mit einem Elektron
    • Das Wasserstoffproblem
    • Kugelflächen- und Radialfunktionen
    • Wasserstoffähnliche Ionen
    • Drehimpulsquantisierung
    • Normaler Zeemaneffekt
    • Elektronenspin, Stern-Gerlach Versuch
    • Spin-Bahn Wechselwirkung und Feinstruktur
    • Linienaufspaltung im elektrischen Feld
  2. Atome mit vielen Elektronen
    • Schrödingergleichung und Kopplungstypen
    • LS-Kopplung
    • Helium: Singuletts und Tripletts
    • Anomaler Zeemaneffekt, Paschen-Back Effekt
    • Das Pauliprinzip, Aufbau des Periodensystems
    • Röntgenspektren
  3. Quantenmechanik
    • Operatordarstellung von Observablen
    • Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation
    • Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik
    • Quantenstatistik
    • Bose-Einstein Kondensation
  4. Strahlungsprozesse
    • Schwarzkörperstrahlung
    • Laserprinzip

Literaturempfehlung

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Erstellt: 28.9.2002, Letzte Änderung: 11.1.2003 AP