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Modul 62: Atom- und Molekülphysik I

2. Lehrveranstaltungen des Moduls: Vorlesung (4 SWS), Übung (2 SWS)

3. Modulverantwortliche(r): Verantwortlich sind die Lehrenden, Professor(inn)en und Dozent(inn)en der Physik, im Wechsel. 

4. Lehrinhalte: 

Kernpunkte der Veranstaltung sind:

  • Experimentelle und quantenmechanische Grundlagen: Geschichte und fundamentale Experimente, Postulate der Quantenmechanik und wichtige Sätze, Quantenmechanik des Bahndrehimpulses, stationäre und nicht-stationäre Zustände, das Zentralfeldproblem
  • Atome mit einem Elektron: Wellenfunktionen und Energieeigenwerte von Wasserstoff und ähnlichen Systemen, Rydbergatome: Theorie und Experimente, Alkali-Atome: Theorie, Experimente und die Entdeckung des Elektronenspins, Elektronenspin und Drehimpulskopplung, Feinstruktur und Hyperfeinstruktur von Wasserstoff- und Alkaliatomen
  • Wechselwirkung von Atomen mit äußeren Feldern: Wechselwirkung mit kohärenter und inkohärenter elektromagnetischer Strahlung, Dipol- und höhere Multipolübergänge: Auswahlregeln, Polarisation emittierter und absorbierter Strahlung und die Helizität des Photons, Form von Spektrallinien und die Lebensdauer von Zuständen: Theorie und Experimente, der normale und anomale Zeeman-Effekt: die Polarisation der emittierten/absorbierten Strahlung, der Paschen-Back-Effekt, Optisches Pumpen, Doppelresonanz, Abbremsen von Atomen durch Laserstrahlung, Abkühlen von Atomen in magneto-optischen Fallen
  • Atome mit zwei und mehr Elektronen: Das He-Atom und das Anti-Symmetrisierungspostulat, Grundzustand, einfach angeregte und auto-ionisierende Zustände von He, die Zentralfeldnäherung für N Elektronen, das Periodensystem der Elemente und die Elektronenkonfiguration, die Russel-Saunders-Kopplung, Äquivalente Elektronen, die Spin-Bahn-Wechselwirkung, Hund’sche Regeln: die Grundzustandsterme der Elemente, j-j-Kopplung, Röntgen-Strahlung. Theorie und Experimente
  • Moleküle (kurze Einführung): Bindungstypen, zweiatomige Moleküle, Freiheitsgrade

5. Kompetenzen: 

Die Studierenden lernen die grundlegenden Begriffe, Phänomene und Konzepte der Atomphysik kennen. Der Inhalt der Veranstaltung ermöglicht es den Studierenden, anhand theoretischer Methoden Aufbau, Struktur und fundamentale Eigenschaften der Atome zu verstehen. Besonderes Gewicht wird auf die Darstellung der Wechselwirkung von Atomen mit äußeren Feldern, insbesondere mit Licht als Grundlagen der Atomspektroskopie, gelegt. Das erlernte Wissen wird mit der Diskussion grundlegender Experimente, Phänomene und moderner technischer und wissenschaftlicher Anwendungen vertieft. Die Studierenden sind in der Lage, Aufgaben aus diesem Bereich selbstständig zu lösen.

6. Anzahl Einzelleistungen: eine benotete Einzelleistung

7. Prüfungsformen: Klausur oder mündliche Prüfung

8. Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten: regelmäßige aktive Teilnahme, Bestehen der Klausur oder der mündlichen Prüfung

9. Leistungspunkte: Leistungspunkte (LP) für das Modul: 9 LP

10. Teilnahmevoraussetzungen und Vorkenntnisse: keine

11. Modultyp und Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul Masterstudiengang Biophysik

 

12. Dauer des Moduls/Angebotsturnus: jährlich, jeweils Sommersemester

 



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  • | Letzte Änderung: 01.10.2014
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