FS 2025: Einführung in die Physik IV: Atom- und Molekülphysik (3 KP + 1 KP + 1 KP)

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

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

Übungsblätter, Skripte und anderes Vorlesungsmaterial werden auf ADAM bereitgestellt.

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