Phy141 Physik IV / Moderne Physik II

Dieses Modul gibt eine Vertiefung in die experimentellen Grundlagen der modernen Physik, also insbesondere der Quantenmechanik und der Atomphysik. Es ist eine Fortsetzung von PHY131 Physik III, das eine Einführung in experimentelle Grundlagen von Quantenmechanik und Relativitätstheorie umfasst.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (4 Lektionen in ungeraden Wochen, 2 Lektionen in geraden Wochen), sowie Übungen alle zwei Wochen alternierend mit der Vorlesung. Ausserdem enthält das Modul ein Praktikum als Blockkurs in der vorlesungsfreien Zeit (eine Woche im Juni). Das Modul wird mit einer mündlichen Prüfung Anfang Juni abgeschlossen und ergibt im Total 7 ECTS. Für Studierende des Nebenfachs sowie des Hauptfachs für 120 ECTS gibt es das gleiche Modul auch ohne begleitendes Praktikum. Dieses hat die Nummer PHY149 und gibt im Total 5 ECTS.

Lernziele: Am Ende der Veranstaltung sollten Studierende folgende Fähigkeiten erworben haben:

1. Ursprünge des normalen und anomalen Zeeman Effekts kennen

2. Eigenschaften von Drehimpulsen und Spins in der Quantenmechanik verstehen

3. Den Ursprung des Periodensystems aus der Atomphysik herleiten können

4. Prinzipien des Lasers verstehen und anwenden.

5. Verschränkte Zustände und deren Eigenschaften beschreiben können

Leistungsnachweis:

- genügende Note in der Schlussprüfung, sowie im Praktikum. Zusätzlich 60 % der Übungen sinnvoll bearbeitet

Literatur:

Die in der Vorlesung gezeigten Folien sind unten verfügbar.

Weitere Literatur:

- Demtröder, Experimentalphysik 3, Springer

- Feynman lectures Band 3, Addison-Wesley

- Mayer-Kuckuck, Atomphysik, Täubner 

- Tipler, moderne Physik

- Haken, Wolf, Atom- und Quantenphysik

- Skript zu den Vorlesungen Physik III und Atomphysik I von R. Engfer (PDF, 3430 KB)

 

Vorläufiger Plan Inhalt (in Semesterwochen):

Wochen 1/2: Repetition Physik III und Wellenlehre; Spin-Bahn Kopplung; 

Wochen 3/4: Feinstruktur; relativistische Korrekturen; Zeeman-Effekt; Hyperfeinstruktur; Lamb-Shift

Wochen 5/6: Coulomb-Wechselwirkung, Heliumatom; Systeme identischer Teilchen (Fermionen und Bosonen); Pauli-Prinzip, Austauschaufspaltung; Drehimpulskopplung

Wochen 7/8: Hund’sche Regeln, Abschirmung, Höhere Atome, Periodensystem; kovalente Bindung; Moleküle

Wochen 9/10: Überlagerung von Zuständen und Oszillationen

Wochen 11/12: Optische Übergänge; Prinzipien des Lasers; Polarisation

Wochen 13/14: Verschränkte Systeme; Bell’sche Ungleichungen

Aktualisierter Plan als PDF (PDF, 55 KB) mit Daten.

 

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien: 

Teil 1 (Version 11.03.19) (PDF, 4884 KB) Feinstruktur/Hyperfeinstruktur: Wochen 1-4

Teil 3 (Version 11.04.19) (PDF, 1489 KB) Zustandsoszillationen: Wochen 9/10

Teil 5 (Version 09.04.19) (PDF, 735 KB) Verschränkung, Bell'sche Ungleichungen: Wochen 13/14

Podcasts der Vorlesungen finden Sie hier

Notizen aus der Vorlesung

Woche 1 Stunden 1 und 2 (PDF, 1084 KB)

Woche 1 Stunden 3 und 4 (PDF, 1163 KB)

Woche 2 Stunden 1 und 2 (PDF, 1836 KB)

Woche 3 Stunden 1 und 2 (PDF, 872 KB)

Woche 3 Stunden 3 und 4 (PDF, 1045 KB)

Woche 5 Stunden 1 und 2 (PDF, 997 KB)     Folien (PDF, 2174 KB)  zur Vorlesung

Woche 5 Stunden 3 und 4 (PDF, 1079 KB)     Folien (PDF, 943 KB) zur Vorlesung

Woche 6 Stunden 1 und 2 (PDF, 1148 KB)     Folien (PDF, 2987 KB) zur Vorlesung    zu Orbitalen (PDF, 1009 KB)

Woche 7 Stunden 1 und 2 (PDF, 1000 KB)    Folien (PDF, 879 KB) zur Vorlesung

Woche 7 Stunden 3 und 4 (PDF, 845 KB)     Folien (PDF, 5243 KB) zur Vorlesung

Woche 8 Stunden 1 und 2 (PDF, 782 KB)     Folien (PDF, 4651 KB) zur Vorlesung    Zusatz zu H-Brücken (PDF, 237 KB)

Woche 9 Stunden 1 und 2 (PDF, 1317 KB)

 

Übungsblätter

Einteilung für die Uebungsgruppen (PDF, 24 KB)

Näherungen von irrationalen Zahlen und Naturkonstanten (PDF, 78 KB)

Blatt 1 (PDF, 105 KB)

Blatt 2 (PDF, 120 KB)

Blatt 3 (PDF, 116 KB)

Blatt 4 (PDF, 505 KB)

Blatt 5 (PDF, 127 KB)

Lösungen der Übungsblätter

Blatt 1 (PDF, 152 KB)

Blatt 2 (PDF, 208 KB)

Blatt 3 (PDF, 204 KB)

Blatt 4 (PDF, 1060 KB)

 

Praktikum

Informationen zum Praktikum finden Sie hier.