FS 2021: Einführung in die Physik IV: Atom- und Molekülphysik (3 KP + 1 KP + 1 KP)

VV-Nr. 11026-01

DozentenProf. Dr. Philipp TreutleinDr. Tilman Zibold
Zeit und OrtMo, 14:15-15:00, online via Zoom
Fr. 10:15-12:00, online via Zoom
Übungen: Es wird in der Vorlesung eine Gruppeneinteilung gemacht
Erste Vorlesung01. März 2021
Letzte Vorlesung04. Juni 2021
Examen14. Juni 2021, 09:00-12:00

Inhalt

1) Formalismus der Quantenmechanik (Wiederholung)
Hilbertraum, Quantenzustände, Observable, Eigenzustände, Messungen, Erwartungswerte, Unschärferelation, Schrödingergleichung, Zeitentwicklung

2) Spin / Zweiniveausystem
Spinoperatoren, Basiszustände, Spinmessungen, Blochkugel, Spinpräzession, Rabioszillationen, Ramseysequenz, Spinecho, Blochgleichung, NMR, Atomuhren

3) Systeme aus mehreren Spins
Hilbertraum zusammengesetzter Systeme, Systeme aus zwei Spin-1/2, Drehimpulskopplung: allgemeiner Fall, Verschränkung, EPR Paradoxon, Bellsche Ungleichung

4) Atome mit mehreren Elektronen
Wasserstoffatom (Wiederholung), Heliumatom, Alkaliatome, Erdalkaliatome

5) Atom-Licht-Wechselwirkung
Einsteins Ratengleichungen, Dichtematrix, Optische Blochgleichungen, Fluoreszenz und Absorption, Übergänge und Auswahlregeln, Lebensdauern und Linienbreiten von Spektrallinien, Laser, Lichtkräfte

6) Moleküle
Grundlagen der Molekülbindung: H2+ Ion, H2 Molekül, Molekülschwingungen und -rotationen, Molekülspektren

Zielgruppe

Studierende der Physik, Nanowissenschaften und Computational Physics im 4. Semester.

Übungen und Vorlesungsmaterial

Übungsblätter, Skripte und anderes Vorlesungsmaterial werden auf ADAM bereitgestellt.

Literatur

Neben dem Besuch der Vorlesung und Übungen sollten die physikalischen Inhalte regelmässig nachbereitet und in Lehrbüchern nachgelesen werden. Literaturauswahl (genauere Angaben in der Vorlesung):

  • H. Haken und H. C. Wolf: Atom- und Quantenphysik
  • W. Demtröder: Experimentalphysik 3: Atome, Moleküle und Festkörper
  • T. Mayer-Kuckuk: Atomphysik
  • C. J. Foot: Atomic Physics
  • D. J. Griffiths: Introduction to Quantum Mechanics
  • J. J. Sakurai: Modern Quantum Mechanics
  • C. Cohen-Tannougji, B. Diu, F. Laloë: Quantenmechanik Band 1+2
  • M. A. Nielsen and I. L. Chuang: Quantum Computation and Quantum Information