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Quantenmechanik SS13
Dozent: Prof. Dr. Walter Hofstetter
Allgemeine Information
- Der Einsichtstermin ist der 27.03.2014, 13:15-14:15 Uhr, im Raum 1.114.
- Die Nachklausur findet am Montag, den 03.03.2014 von 10:00 bis 11:30 im Raum _0.111 und _0.102 statt.
- Der Einsichtstermin ist der 27.09.2013, 11:30-12:30 Uhr, im Raum 1.114.
- Die Übungsscheine für die Studenten, die die Prüfung nicht geschrieben oder bestanden haben, können im Sekretariat abgeholt werden.
- Die Modulprüfung findet am Dienstag, den 30.07.2013, von 09:00 bis 10:30 statt. Folgende Räume sind vorgesehen: 0.111, 02.116 (a+b), 0.102, 01.114. Ausser einem Stift sind keine weiteren Hilfsmittel erlaubt.
- Am 16.07.2013 findet von 16-18 Uhr in Raum 0.111 eine Besprechung der Übungsklausur statt.
- Vorlesungsbeginn ist Mittwoch der 17.4.2013.
- Tutorien beginnen am 22. April.
- Für die Teilnahme am Übungsbetrieb ist eine Anmeldung für ein Tutorium notwendig. Treten Sie bitte ab 18. April der Gruppe "Quantenmechanik SS 2013" 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 SS 2013). 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.
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
| Vorlesung | Datum | Thema |
Lücken -skript (pdf) | Skript (pdf) | ergänzendes Material |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 17.04.2013 | Historisches und wegweisende Experimente (1) |
vorlesung 1 |
||
| 2 | 19.04.2013 | Historisches und wegweisende Experimente (2) | Doppelspalt-Versuch mit C60 Molekülen
Quantum Eraser Makroskopische Materiewellen-Interferenz |
||
| 3-4 | 24./26.04.2013 | Stern-Gerlach Versuch, Quantenmechanische Zustände, Dirac-Formalismus (1) | Stern-Gerlach Applet | ||
| 5 | 03.05.2013 | Dirac-Formalismus (2) |
vorlesung 1-5 |
||
| 6-7 | 08./10.05.2013 | Quantenmechanischer Messprozess, (in-)kompatible Observable, Heisenbergsche Unschärferelation, Wellenmechanik (1) |
vorlesung 6-7_pre |
Stern-Gerlach für ultrakalte Fermionen | |
| 8-9 | 15./17.05.2013 | Wellenmechanik (2), Impulsoperator, Korrespondenzprinzip, Wellenpaket (1) |
vorlesung 8-9 |
Quantengas-Mikroskop: quantenmechanische Ortsmessung live | |
| 10-11 | 22./24.05.2013 | Wellenpaket (2), Zeitentwicklung und Schrödinger-Gleichung |
vorlesung 10-11a_pre |
vorlesung 6-10 |
Quantenmechanische Impulsmessung |
| 12-13 | 29./31.05.2013 |
Ehrenfest-Theorem, Kontinuitätsgleichung, |
vorlesung 12-13a_pre |
vorlesung 12-13a |
|
| 14-15 | 05./07.06.2013 |
Harmonischer Oszillator |
vorlesung 14-15_pre |
vorlesung 15 |
Energiequantisierung und Einzelelektronen-Effekte in Nanostrukturen |
| 16-17 | 12./14.06.2013 |
WKB-Näherung, Tunneleffekt, Heisenberg- und Schrödingerbild, Drehimpuls |
vorlesung 16-17a_pre |
vorlesung 13-16 |
|
| 18-19 | 19./21.06.2013 |
Bahndrehimpuls und Spin |
vorlesung 18-19_pre |
||
| 20-21 | 26./28.06.2013 |
Spin und Spinaddition |
vorlesung 20-21_pre |
Dichtematrix Qbit und Bloch-Sphäre Bloch-Kugel 2-Pi Rotation eines Spinors (Experiment mit Neutronen) |
|
| 22-23 | 03./05.07.2013 |
Spinaddition, Schrödingergleichung in 3d |
vorlesung 22-23a_pre |
vorlesung 18-22 |
Beispiel für Spin-Addition: Hyperfeinzustände |
| 24-26 | 09./10/12.07.2013 |
Wasserstoffproblem (Forts.), Eichtransformation und Aharonov-Bohm-Effekt, Näherungsmethoden |
vorlesung 24-26a_pre |
vorlesung 23_24 |
Quantisierte Wirbel in einer Superflüssigkeit Übersichtsartikel zum Aharonov-Bohm Effekt |
| 27-28 | 17./19.07.2013 |
Storungstheorie, Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon, Quantenkryptographie |
vorlesung 27_pre |
vorlesung 27 |
Quantum key exchange über 144km Sudden approximation: collapse and revival |
Übungsblätter
| Blatt | Abgabe | Thema | Skript (pdf) | (English) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 26.04.2013 | Bohrsches Atommodell, Lineare Algebra | Aufgabenblatt 1 | A1_eng |
| 2 | 03.05.2013 | Lineare Algebra | Aufgabenblatt 2 | A2_eng |
| 3 | 10.05.2013 | Pauli matrizen, Translationsoperator | Aufgabenblatt 3 | A3_eng |
| 4 | 17.05.2013 | Kommutatoren, Gleichzeitige Messung | Aufgabenblatt 4 | A4_eng |
| 5 | 24.05.2013 | Unschärferelation, Kontinuierliche Systeme | Aufgabenblatt 5 | A5_eng |
| 6 | 31.05.2013 | Spinpräzession, Zeitentwicklung | Aufgabenblatt 6 | A6_eng |
| 7 | 07.06.2013 | Streuung in einer Dimension, Stromdichten | Aufgabenblatt 7 | A7_eng |
| 8 | 14.06.2013 | Gebundene Zustände im Potentialtopf | Aufgabenblatt 8 | A8_eng |
| 9 | 21.06.2013 | Kohärente Zustände | Aufgabenblatt 9 | A9_eng |
| 10 | 28.06.2013 | WKB Näherung, Heisenbergbild, Rotationen | Aufgabenblatt 10 | A10_eng |
| 11 | 05.07.2013 | Drehimpulsoperatoren, Bahndrehimpuls | Aufgabenblatt 11 | A11_eng |
| 12 | 12.07.2013 | Drehimpulsaddition, 3d harmonischer Oszillator | Aufgabenblatt 12 | A12_eng |
Literatur
| Autor | Titel |
|---|---|
| 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 |
