Quantenmechanik SS16

Dozent: Prof. Dr. Walter Hofstetter


Allgemeine Information

  • Hinweis: Die Klausureinsicht findet am Donnerstag, den 13.10.2016 von 14:30 bis 16:30 im Raum Phys 02.116, statt.
  • Hinweis: Für die Nachklausur am 28. September 2016 von 10:15 bis 11:45 Uhr gehen Studierende, deren Nachnamen mit A, B, C, D, E, F, G und H beginnen, bitte in Raum Phys_0.111 und alle anderen Studierenden bitte in Raum OSZ H3. Im Raum Phys __.102 findet keine Klausur statt.
  • Die Klausureinsicht findet am Donnerstag, den 18.08.2016 von 14:00 bis 16:00 im Raum OSZ H6, statt.
  • For the exam on August 2nd 2016, students with family names starting with letters A, B, C, D, E, F and G should go to the room Phys _0.111 and all the other students should go to room OSZ H1.
  • Hinweise: Die Klausur findet am Dienstag, den 02.08.2016 von 10:15 bis 11:45 im Raum Phys _0.111 und OSZ H1, statt. Die Nachklausur findet am Mittwoch, den 28.09.2016 von 10:15 bis 11:45 im Raum OSZ H3 und Phys _0.111 statt.
  • Vorlesungsbeginn ist Dienstag der 12.04.2016.
  • Tutorien beginnen am 18.04.2016.  
  • Für die Teilnahme am Übungsbetrieb ist eine Anmeldung für ein Tutorium notwendig. Treten Sie bitte ab 13.04.2016 vormittags der Gruppe "Quantenmechanik SS 2016" und einer entsprechenden Tutoriumsgruppe (wählen Sie bitte nur eine Gruppe!) im eLearning-Portal bei (https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto_FB13-PhysikOnline_crs_11418.html; melden Sie sich dazu mit Ihrem HRZ-Account an > Hofstetter > Quantenmechanik SS 2016). Tutorien sind auf max. 15 Personen beschränkt.
  • Um einen Schein und die Zulassung zur (schriftlichen) Modulprüfung zu erhalten werden mindestens 50% der Gesamtpunkte der Übungsaufgaben benötigt. Außerdem müssen im Laufe des Semesters mindestens zwei Übungsaufgaben an der Tafel vorgerechnet werden. Man darf nicht mehr als dreimal im Tutorium fehlen. Die Anwesenheit im Tutorium muss jeweils durch Unterschrift in der Anwesenheitsliste bestätigt werden.
  • Die Abgabe der Übungsblätter erfolgt jeweils Dienstags zu Beginn der Vorlesung.

 


Kurzbeschreibung

  • Historisches und Ursprünge der Quantenmechanik
  • Observablen, Zustände und Messung
  • Schrödinger-Gleichung, Wellenmechanik
  • Eichtransformationen, Aharonov-Bohm-Effekt
  • Rotationssymmetrie, Drehimpuls und Spin
  • Zentralpotential, Wasserstoffproblem
  • Störungstheorie, Zeeman-Effekt, Goldene Regel
  • Zeitunabhängige Störungstheorie

 


Vorlesungen

Zeit:  Di 13:00 - 15:00  Fr 10:00 - 12:00
Ort:  Phys _0.111 Phys _0.111

 


Vorlesungsskript

 

Nr.DatumThemaLücken-
skript
Skriptergänzendes
Material
1-2 12.04.2016 Einführung und Historie, Stern-Gerlach Versuch Lecture 1-2_pre   Materiewellen-Interferenz eines Bose-Einstein Kondensats, Doppelspalt-
Experiment mit C_60 Molekülen
Komplementarität und Quantum EraserWhich-way Experiment im Atom-Interferometer
3-4 19.04.2016 Stern-Gerlach Versuch, Dirac-Formalismus Lecture 3-4_pre Lecture 1-5 Stern-Gerlach Applet
5-6 26.04.2016 Orthonormalbasen und Matrixdarstellung, Messung und Observable

Lecture 5_pre

Lecture 6_pre

   
7-8 03.05.2016 Unschärferelation, Wellenmechanik Lecture 7-8_pre Lecture 6-10  
9-10 10.05.2016 Orts- und Impulsbasis, Heisenberg-Unschärferelation, Zeitentwicklung

Lecture 9-10a_pre

Lecture 9-10b_pre

  "violation" of measurement-disturbance relationshipproof of Heisenberg's error-disturbance relation
11-12 17.05.2016 Zeitentwicklung, Schrödinger-Gleichung Lecture 11-12_pre Lecture 11-13 Quanten-Manifest, Pressemitteilung Quanten-TeleportationDetailsquantum technologies
13-14 24.05.2016 Ehrenfest-Theorem, Wahrscheinlichkeitsstrom, Potentialstufe und -topf

Lecture 13-14a_pre

Lecture 13-14b_pre

   
15-16 31.05.2016 Harmonischer Oszillator, WKB-Näherung, Tunneleffekt Lecture 15-16_pre Lecture 14-17 Schrödinger cat in two boxes
17-18 07.06.2016 Heisenberg-Bild, Zeit-Energie-Unschärfe, Rotationssymmetrie und Drehimpuls

Lecture 17_pre

Lecture 18_pre

   
19-20 14.06.2016 Bahndrehimpuls, Spin, Drehimpuls-Addition Lecture 19-20_pre Lecture 18-21 Quantencomputer
21-22 21.06.2016 Drehimpuls-Addition, Clebsch-Gordan Koeffizienten, Schrödingergleichung in Kugelkoordinaten

Lecture 21-22a_pre

Lecture 21-22b_pre

Lecture 21-23 Quantensimulator mit 219 Ionen
23-24 28.06.2016 Bindungszustände im Coulombpotential, Teilchen im elektromagnetischen Feld

Lecture 23-24a_pre

Lecture 23-24b_pre

Lecture 24-25  
25-26 05.07.2016 Aharonov-Bohm-Effekt, zeitunabhängige Störungstheorie

Lecture 25-26a_pre

Lecture 25-26b_pre

Lecture 26-27 Quanten-Hall-Effektquantisierte Wirbel in einer Superflüssigkeit
27-28 12.07.2016 Entartete und zeitabhängige Störungstheorie, Fermis Goldene Regel Lecture 27-28_pre Lecture 28 Aharonov-Bohm Effekt und Variationen

 

 



Übungsblätter

 

BlattAbgabeThemaPunkte
1 19.04.2016  Bohrsches Atommodell, Lineare Algebra  
2 26.04.2016 Lineare Algebra  
3 03.05.2016 Pauli matrizen, Translationsoperator  
4 10.05.2016 Kommutatoren, Gleichzeitige Messung  
5 17.05.2016 Unschärferelation, Kontinuierliche Systeme  
6 24.05.2016 Zeitentwicklung   
7 31.05.2016 Streuung in einer Dimension, Stromdichten   
8 07.06.2016 Gebundene Zustände im Potentialtopf  
9 14.06.2016 Kohärente Zustände  
10 21.06.2016 WKB Näherung, Heisenbergbild, Spinpräzession  
11 28.06.2016 Rotationen, Bahndrehimpuls  
12 05.07.2016 Drehimpulsaddition, 3d harmonischer Oszillator  

 


Literatur

AuthorTitel
J.J. Sakurai Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley, Revised ed., 1993
R. Shankar Principle of Quantum Mechanics, Plenum Press, 2nd ed., 2011
M. Le Bellac Quantum Physics, Cambridge, 2006
F. Schwabl Quantenmechanik (Qm I): Eine Einführung (Springer-Lehrbuch), Springer; Auflage: 7. Aufl. 2007
St. Gasiorowicz Quantum Physics (Paperback), Wiley and Sons, New York etc. 3rd ed. - Deutsche Übersetzung: Quantenphysik, Oldenbourg Wissenschaftsverlag; Auflage: 10, 2012
L.I. Schiff Quantum Mechanics, 3rd ed. (International Student Edition) McGraw-Hill, Kogakusha, LTD., Tokyo etc., 1968
L.D. Landau /E.M. Lifshitz Theor. Phys. III, Quantum Mechanics, Butterworth-Heinemann, 1981, 3rd ed. - Deutsche Übersetzung: Quantenmechanik, 8. Aufl. Berlin, 1988
R. Feynman The Feynman Lectures on Physics, Bd. III, Addison-Wesley, 1971