Quantenmechanik SS12

Dozent: Prof. Dr. Walter Hofstetter


Allgemeine Information

  • Vorlesungsbeginn ist Mittwoch der 11.4.2012.
  • Tutorien beginnen am 16. April.
  • Für die Teilnahme am Übungsbetrieb ist eine Anmeldung für ein Tutorium notwendig. Treten Sie bitte der Gruppe "Quantenmechanik SS2012" und einer entsprechenden Tutoriumsgruppe (wählen Sie bitte nur eine Gruppe!) im eLearning-Portal bei (https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto_FB13-PhysikOnline_cat_41.html; melden Sie sich dazu mit Ihrem HRZ-Account an > Hofstetter > Quantenmechanik SS2012). Tutorien sind auf max. 12 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 Abgabe der Übungsblätter erfolgt Freitags zu Beginn der Vorlesung.
  • Das vollständige Skript ist komplett online gestellt.
  • Die Modulprüfung findet am Montag, den 23.07.2012 von 10:00 bis 11:30 statt. Ausser einem Stift sind keine weiteren Hilfsmittel erlaubt.
  • Die Nachklausur findet am Mittwoch, den 06.03.2013 von 14:00 bis 15:30 im Raum _0.111 statt.

 


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:  Mi 10:15 - 12:00  Fr 10:15 - 12:00
Ort:  Phys _0.111  Phys _0.111

 


Vorlesungsskript

VorlesungDatumThemaLücken -skript (pdf)Skript (pdf)ergänzendes Material
1 11.04.2012 Historisches und wegweisende Experimente  
 
Doppelspalt-Versuch mit C_60
2 13.04.2012 Stern-Gerlach Versuch  vorlesung 2_pre   Quantum Eraser
3-4 18./20.04.2012 Quantenmechanische Zustände, Bra-Ket Formalismus  vorlesung 3-4_pre  vorlesung 1-4  
5-6 25./27.04.2012 Quantenmechanischer Messprozess, (in-)kompatible Observable  vorlesung 5-6a_pre
 vorlesung 5-6b_pre
   
7-8 02./04.05.2012 Heisenberg'sche Unschärferelation, Wellenmechanik  vorlesung 7-8_pre   Stern-Gerlach für ultrakalte Fermionen
9-10 09./11.05.2012 Impulsoperator, Korrespondenzprinzip, Wellenpaket  vorlesung 9-10_pre  vorlesung 5-10  
11-12 16./23.05.2012 Zeitentwicklung und Schrödinger-Gleichung  vorlesung 11-12a_pre
 vorlesung 11-12b_pre
   
12-13 23./25.05.2012 Energie-Eigenzustände, Ehrenfest-Theorem, Kontinuitätsgleichung  vorlesung 12-13a_pre
 vorlesung 12-13b_pre
 vorlesung 11-13  
14-15 30.05/01.06.12 Potentialstufe und -topf, harmonischer Oszillator  vorlesung 14-15_pre    
16-18 04./06./08.06.12 Tunneleffekt, Heisenberg- und Schrödingerbild, Drehimpuls  vorlesung 16-18a_pre
 vorlesung 16-18b_pre
 vorlesung 13-18  
19-20 13./15.06.2012 Bahndrehimpuls und Spin  vorlesung 19-20_pre    
21-23 18./20./22.06.12 Bahndrehimpuls, Spinaddition, Schrödingergleichung in 3d  vorlesung 21-23a_pre
 vorlesung 21-23b_pre
 vorlesung 19-23 experimenteller Nachweis der 2\pi Rotation von Spinoren

Quantenmechanische Ortsmessung und Spin-Adressierung: das Quantengas-Mikroskop
24-25 27./29.06.2012 Quantenmechanik in 3d, Wasserstoff-Problem  vorlesung 24-25_pre  vorlesung 23-26  
26-28 02./04./06.07.12 Wasserstoffproblem (Forts.), Eichtransformation und Aharonov-Bohm-Effekt  vorlesung 26-28a_pre
 vorlesung 26-28b_pre
 vorlesung 26-28c_pre
 vorlesung 27-28 Hyperfeinstruktur

Experimente [1,2] zum Aharonov-Bohm Effekt

Quantisiertes Wirbel-Gitter in der Superflüssigkeit
29-30 11./13.07.2012 Storungstheorie, Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon, Quantenkryptographie  vorlesung 29-30a_pre
 vorlesung 29-30b_pre
 vorlesung 29
 vorlesung 30

Quantum key exchange über 144km 

 


Übungsblätter

BlattAbgabeThemaSkript (pdf)
1 20.04
Bohrsches Atommodell, Lineare Algebra  Aufgabenblatt 1
2 27.04 Lineare Algebra  Aufgabenblatt 2
3 04.05 Pauli-Matrizen, Drehung, Translationsoperator  Aufgabenblatt 3
4 11.05 Kommutatoren, Unschärferelation, Gleichzeitige Messung  Aufgabenblatt 4
5 23.05 Kontinuierliche Systeme, Wellenfunktionen  Aufgabenblatt 5
6 25.05 Wasserstoffatom, Spinpräzession, Zeitentwicklung  Aufgabenblatt 6
7 01.06 Stromdichten, Tunneleffekt  Aufgabenblatt 7
8 08.06 Gebundene Zustände im Potentialtopf  Aufgabenblatt 8
9 15.06 Kohärente Zustände, Hermitesche Polynome  Aufgabenblatt 9
10 22.06 WKB Näherung, Heisenbergbild, Rotationen  Aufgabenblatt 10
11 29.06 Drehimpulsoperatoren, Bahndrehimpuls  Aufgabenblatt 11
12 06.07 3d harmonischer Oszillator, Landau-Niveaus  Aufgabenblatt 12

 


Literatur

AutorTitel
J.J. Sakurai

Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley

R.Shankar

Principles of Quantum Mechanics, 2nd edition

M. Le Bellac Quantum Physics, Cambridge, 2006
F. Schwabl Quantenmechanik, 4. verb. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg etc., 1993
St. Gasiorowicz Quantum Physics (Paperback!), Wiley and Sons, New York etc. - Deutsche Übersetzung: Quantenphysik, 4. Aufl. Oldenbourg, München, 1987
L.I. Schiff Quantum Mechanics, 3. ed. (International Student Edition) McGraw-Hill, Kogakusha, LTD., Tokyo etc., 1968

L.D. Landau /

E.M. Lifshitz

Theor. Phys. III, Quantum Mechanics, Pergamon Press, Oxford, 1965. - Deutsche Übersetzung: Quantenmechanik, 8. Aufl. Berlin, 1988
R. Feynman The Feynman Lectures on Physics, Bd. III, Addison-Wesley, Reading (Mass.), 1965