Hintergrund-oben
Home | Studium | Forschung | Organisation | Highlights | Personen | 
change language

 

Modul Nr 7 Theoretische Physik II

Kurzbezeichnung

 

Theorie II

Zusatz

 

Quantenmechanik

Art der Veranstaltung

 

Vorlesung (4 SWS) und Übung (2 SWS) betreut in Kleingruppen

Leistungspunkte (LP)

 

9

Kurzbeschreibung

 


Voraussetzungen

 

Modul 6

Prüfungsanforderungen

Gesamte Vorlesung und Übungsaufgaben

 

Leistungsnachweis

1 benotete Klausur

 

Inhalte/ Ziele

Die Veranstaltung hat das Ziel, die Studierenden in die theoretischen Grundlagen der Quantenphysik einzuführen. Sie schließt unmittelbar an die Vorlesung Theorie I an und hat daher auch dieselben allgemeinen Vermittlungsziele:

- das Verständnis für die mathematische Formulierung von Naturgesetzen

- die Erkenntnis, dass und wie physikalische Theorien imstande sind,

zahlreiche Naturphänomene in einem einheitlichen (Begriffs) Rahmen zu

erklären.

- die Fähigkeit, aus wenigen Naturgesetzen mit Hilfe geeigneter (Rechen-)

Techniken eine

Beschreibung von Naturvorgängen abzuleiten.

In der Vorlesung Theorie II geht es aber hauptsächlich um die Beschreibung von Phänomenen im Mikrokosmos, also um Vorgänge, die unserer direkten sinnlichen Erfahrung nicht zugänglich sind und zu deren Beschreibung unsere Alltagserfahrungen nicht taugen. Daher muss hier noch zusätzlich vermittelt werden, wie ein Begriffsrahmen gefunden werden kann, mit dessen Hilfe die experimentellen Daten über diese Vorgänge interpretiert bzw. erklärt werden können.

Schwerpunkte der Veranstaltung sind:

Empirische Hinweise auf Notwendigkeit und wesentliche Strukturen einer Quantenmechanik:Die Korpuskularnatur des Lichts, Strukturen der Quantenmechanik am Beispiel des Polarisationsfreiheitsgrades, Feld- (Wellen-) Eigenschaften von Teilchen, die Schrödingergleichung.

Der Formalismus der Quantenmechanik: Die Axiome der Quantenmechanik (Zustände, Observable, Messung, Zeitentwicklung), Darstellungs- und Transformationstheorie, Bilder der Zeitentwicklung, Quantisierung, Unbestimmtheitsrelationen, gemischte Zustände.

Quantenmechanische Eigenarten anhand von eindimensionalen Problemen:Schrödinger-Gleichung mit stückweise konstanten Potentialen, Tunneleffekt, Bindung, der harmonische Oszillator.

Symmetrien in der Quantenmechanik, der Drehimpuls: Darstellung von Symmetrietransformationen, Noether-Theorem, Translationen und Drehungen, Eigenwerte und Eigenvektoren des Drehimpulses, der Bahndrehimpuls, der Spin, Addition von Drehimpulsen.

Potentialprobleme im Dreidimensionalen: Teilchen im sphärisch symmetrischen Potential, freies Teilchen, das Coulomb-Potential, Schwerpunkt- und Relativkoordinaten, das Wasserstoffatom.

Identische Teilchen: (Anti-) Symmetrie der Wellenfunktion, Pauli-Prinzip, Systeme von nicht-wechselwirkenden identischen Teilchen, Periodensystem der Elemente.

Stationäre Störungstheorie: Störungsrechnung für nicht-entartete Zustände, Störungsrechnung im Fall von Entartung, der Stark-Effekt im Wasserstoffatom.


Lehre und Selbststudium:

Begleitend zu der Vorlesung muss eine Nacharbeitung / Überarbeitung anhand von Physik- (Standard) Lehrbüchern erfolgen. Zu den Übungen müssen Aufgaben zu Hause gelöst und in den Übungen vorgerechnet werden, die Übungsaufgaben werden jeweils eine Woche vorher ausgegeben.


Anforderungen und Einzelleistungen (Prüfungen)

Die Studierenden nehmen regelmäßig an den Veranstaltungen von Modul 7 teil. In den Übungen wird ihre Teilnahme, d.h. regelmäßige Anwesenheit und ihre aktive Mitarbeit kontrolliert. Das Modul wird mit einer Klausur abgeschlossen, die sich auf die Vorlesung und die Übungsaufgaben bezieht.

Wenn die Klausur bestanden ist, wird für das Modul 9 LP gutgeschrieben. Die Klausur wird benotet und geht in die Abschlussnote für den B.Sc. ein.


Angebotsturnus

Jährlich/ Sommersemester. Es wird empfohlen das Modul im 4. Semester zu beginnen und abzuschließen.


Lehrende

Die Lehrenden sind die Professor(inn)en der Theoretischen Physik im Wechsel. Die Übungen werden von Tutoren, i.d. Regel erfahrene Studierende, betreut.


Literatur:

Die Veranstaltung folgt keinem bestimmten Lehrbuch. Zu Beginn der Veranstaltung wird unterstützende Literatur bekannt gegeben.

Folgende beispielhafte Standardwerke sind zu empfehlen:

J. J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics

A. Messiah, Quantenmechanik Bd. 1 und 2

E. Merzbacher, Quantum Mechanics

C. Cohen-Tannoudji, B. Din, F. Laloe, Quantenmechanik I und II

K. Gottfried, Quantum Mechanics, Vol. I

L.E. Ballentine, Quantum mechanics, a modern development

L.I. Schiff, Quantum Mechanics

L.D. Landau, E.M. Lifschitz, Lehrbuch der theoretischen Physik, Bd. III (Quantenmechanik)

F. Schwabl, Quantenmechanik

G. Grawert, Quantenmechanik I und II

 

 

 

 

 



  • @ Uni Bielefeld
  • | Letzte Änderung: 06.01.2015
  •  
  • | Kontakt
  • | Datenschutz
  • | Impressum
  • | Druckansicht PDF