Quantum Optics Lab

Treutlein Group

 

FS 2020: Einführung in die Physik IV: Atom- und Molekülphysik (3 KP + 1 KP + 1 KP)

VV-Nr. 11026-01

DozentenProf. Dr. Philipp Treutlein, Dr. Tilman Zibold
Zeit und OrtMo, 13:15-14:00, Alter HS2 1.22 (bzw. via zoom)
Fr. 10:15-12:00, Neuer HS1 (bzw. via zoom)
Übungen: Es wird in der Vorlesung eine Gruppeneinteilung gemacht
Erste Vorlesung17. Februar 2020
Letzte Vorlesung29. Mai 2020
KlausurErsttermin: 8. Juli 2020, 09:00-12:00

Inhalt

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

2) Spin / Zweiniveausystem
Spinoperatoren, Kommutator, Spinmessungen, Blochvektor, Spinpräzession, Rabioszillationen, Qubits und Quantengatter, NMR

3) Zusammengesetzte Systeme
Drehimpulskopplung, Produktzustände, Verschränkung, EPR Paradoxon

4) Atome mit mehreren Elektronen
Wasserstoff (WH), Alkaliatome, Helium, Erdalkaliatome

5) Atom-Licht-Wechselwirkung
Absorption, stimulierte und spontane Emission, Einstein-Ratengleichungen, Laser, Laserkühlung, Auswahlregeln, Linienbreite und -form, optische Atomuhren, Ramseysequenz

6) Moleküle
H2+, bindende/antibindende Orbitale, H2, NH3, 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. Die Vorlesung orientiert sich an den folgenden Büchern:

  • 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