PHY131 Physik III / Moderne Physik I
Allgemeine Informationen
| Dozent: |
Prof. Laura Baudis |
| Assistenten: |
Dr. Marta Babicz, Dr. Pin-Jung Chiu, Dr. Christian Wittweg, Ukshin Sylmetaj, Philipp Duss |
| Link im Vorlesungsverzeichnis: | PHY131 |
| Vorlesungen: |
Montag: 14:00 - 15:45: Raum Y16 G15 Mittwoch: 10:15 - 12:00: Raum Y16 G15 |
| Übungen: |
Beginn: Mittwoch, 27. September 2022 Mittwoch: 13:00 - 14:45 Räume:
|
| Praktikum: |
Blockkurs in den Semesterferien (Juni) nach dem FS (Modul: PHY132) Informationen und Praktikumsunterlagen |
Informationen zum Modul und Leistungsnachweis
- Das Modul bietet eine Einführung in die Grundlagen der modernen Physik, also insbesondere der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik. Die Vorlesung wird im FS durch PHY141 (Physik IV) fortgesetzt, die speziellere Gebiete der angewandten Quantenmechanik behandelt.
- Besuch der Übungen; 60% aller Übungen gelöst (Punkte nur bei Anwesenheit); mindestens 3x an der Tafel vorrechnen
- Bestehen der schriftlichen Prüfung
- Das Modul ergibt insgesamt 8 ETCS-Punkte
Prüfungsdatum: 24. Januar 2024, 10:00 – 12:00 Uhr, Raum Y15 G40
Vorlesungsunterlagen: siehe OLAT
Vorlesungsthemen
|
Organisation, Inhalt, Literatur |
|
Spezielle Relativitätstheorie |
|
Inertialsysteme, Galilei-Transformation, Michelson-Morley-Experiment, Einsteins Postulate, Lorentz-Transformation |
|
Folgerungen der Lorentz-Transformation; Lichtkegel, Minkowski-Diagramme |
|
Relativistische Formulierung der klassischen Mechanik; Masse, Energie, Impuls |
| Kovariante Formulierung der Elektrodynamik |
|
Elemente der ART; Zusammenfassung bisher |
|
Quantisierung von Ladung, Licht und Energie |
|
Quantisierung der elektrischen Ladung, Schwarzkörperstrahlung. |
|
Das Rayleigh-Jeans Gesetz, das Planck’sches Strahlungsgesetz. |
|
Der photoelektrische Effekt, verschiedene Beispiele |
|
Röntgenstrahlung und Compton Effekt; Zusammenfassung bisher |
|
Frühe Atomphysik |
|
Atomspektren, das Rutherford’sche Atommodell |
|
Rutherfordstreuung, Grösse der Atomkerne, Beispiele |
|
Das Bohr'sche Atommodell, Korrekturen; Beispiele |
|
Korrespondenzprinzip, Feinstrukturkonstante, Röntgenspektren, Auger-Elektronen |
|
Das Franck-Hertz Experiment; Zusammenfassung bisher |
|
Welleneigenschaften von Teilchen |
|
Welleneigenschaft von Teilchen, De Broglie Hypothese, Davisson-Gerner Experiment |
|
Beugung anderer Teilchen, Bestimmung der De Broglie Wellenlänge |
|
Grundeigenschaften der Materiewellen, Wellenpakete |
|
Die statistische Interpretation der Wellenfunktion, die Unschärferelation |
|
Beispiel: Gammastrahlung-Mikroskop |
|
Folgerungen aus der Unschärferelation, Beispiele, Welle-Teilchen Dualismus; Zusammenfassung bisher |
|
Die Schrödingergleichung |
|
Die eindimensionale Schrödinger-Gleichung, Separation von Zeit und Raumkoordinaten, Randbedingungen |
|
Kastenpotential mit unendlich hohen Wänden; die komplette Wellenfunktion, Beispiele |
|
Das endlich tiefe Potentialtopf, Beispiele |
|
Erwartungswerte und Operatoren |
|
Reflexion und Transmission von Wellen, Stufenpotential |
|
Potentialbarriere, Tunneleffekt; Beispiele: Alpha-Zerfall |
|
Der einfache harmonische Oszillator; Zusammenfassung bisher |
|
Atomphysik |
|
Die Schrödinger-Gleichung in 3 Dimensionen: unendliches Kastenpotential in 3 Dimensionen, sphärische Koordinaten |
|
Quantisierung des Drehimpulses und der Energieniveaus im Wasserstoffatom; Zusammenfassung: Quantenzahlen des H-Atoms |
|
Die Wellenfunktionen des Wasserstoffatoms (Grundzustand, angeregte Zustände) |
|
Der Spin des Elektrons: das magnetische Moment, das Stern-Gerlach Experiment |
|
Zusammenfassung bisher |
Übungen
Gruppenaufteilung (siehe OLAT)
Übungsblätter (siehe OLAT)
Literatur
Spezielle Relativitätstheorie, W. Nolting
Modern Physics, P.A. Tipler, R.A. Llewellyn
Atom- und Quantenphysik, H. Haken, H.C. Wolf
Experimentalphysik 3, W. Demtröder
Feynman-Vorlesungen über Physik 5, Quantenmechanik
Atomphysik, T. Mayer-Kuckuk
Skript Physik III + IV (C. Aegerter, M. Hengsberger)