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260243 VO Introduction to Physics III (2018W)

Quanta, atoms and nuclei

5.00 ECTS (4.00 SWS), SPL 26 - Physik

Registration/Deregistration

Details

Language: German

Examination dates

Lecturers

Classes (iCal) - next class is marked with N

Monday 01.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien (Kickoff Class)
Wednesday 03.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 08.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 10.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 15.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 17.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 22.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 24.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 29.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 31.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 05.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 07.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 12.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 14.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 19.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 21.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 26.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 28.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 03.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 05.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 10.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 12.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 07.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 09.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 14.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 16.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 21.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Wednesday 23.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
Monday 28.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien

Information

Aims, contents and method of the course

Fundamentals of quantum mechanics, atomic and nuclear physics

Assessment and permitted materials

3 hours written exam at the end of the semester
(combination of free answers and multiple choice)

Minimum requirements and assessment criteria

Understanding of the fundamental phenomena, experiments, relations, methods, concepts and estimates of quantum physics, atomic and nuclear physics.

Examination topics

Atom und Quantenphysik

1. Wie kann man Atome und Moleküle sichtbar machen, vermessen und wiegen?
2. Die Teilchennatur des Photons: Schwarzkörperstrahlung, Fotoeffekt, Compton-
Effekt, Masse, Impuls, Drehimpuls, Strahlungsdruck
3. Einfache Quanteninformation mit Photonen: Polarisation und QUBITS
4. Die Diskrete Natur der Atome: Atomspektren, Rydberg-Serie, Bohr-Modell,
Franck-Hertz Versuch
5. Welle-Teilchen Dualismus: de Broglie Hypothese, Elektronenbeugung, Atom
und Molekülbeugung, Materiewellen-Interferometrie, Heisenberg's Unbestimmtheitsrelation,
Grundbegriffe der Kohärenz
6. Experimentelle Motivation der Schrödinger-Gleichung und Motivation der
Wellenphänomene
7. Einfache Potentiale und experimentelle Realisierungen: Quantenpunkte,
Tunneleffekt: Skalierung, Analogie zu evaneszenten Wellen, Tunnelmikroskopie,
Harmonischer Oszillator: moderne Anwendungen
8. Das Wasserstoffatom: Motivation der n,l,m Quantenzahlen, Energiespektrum,
Zahl der Zustände, Vergleich mit Bohr, Bedeutung der Orbitale
9. Magnetismus von Atomen: Zeeman Effekt und Stern-Gerlach-Experiment,
10. Präzession im Magnetfeld, Bloch-Gleichungen, Pauli-Matrizen, Spin-Resonanz-
Experimente
11. Relativistische Erweiterung des Schrödinger-Modells: Feinstruktur und Lamb-
Shift: Idee und wie experimentell zugänglich
12. Kernspin: Hyperfeinstruktur; Relevanz für die moderne Atomphysik:
13. Schalenaufbau der Atome, Periodensystem der Elemente, Pauli Prinzip,
Aufbau-Prinzip, Hund'sche Regeln, Qualitative Verhältnisse im PSE
14. Exotische Atome: Myon, Positronium, Protonium, Antiwasserstoff
15. elementare Bindungsformen zwischen Atomen

Kernphysik
1. Größe, Dichte, Massen- und Ladungsverteilung des Atomkerns, Rutherfordexperiment
2. Tröpfchenmodell und Bindungsenergien
3. Fermigas und Schalen-Modell (qualitativ)
4. Zerfallsprozesse: alpha, beta, gamma,
5. Nuklidkarte, Zerfallsgesetz und Zerfallsreihen
6. Nachweismethoden fur radioaktive Strahlung
7. Neutrinos: Motivation, Eigenschaften, Moderne Experimente
8. Ww radioaktiver Strahlung mit Materie
9. Strahlenschutz im Alltag
10. Radioaktivität in Technik: Fission und Fusion in der Energiegewinnung
11. Stellare Kernprozesse
12. Anwendungen der Isotopenphysik: Datierungsverfahren

Reading list

All lecture content is provided in a PDF conversion on PPT slides via Moodle.
This contains the entire lecture content + additional back ground material.

All topics of this lecture are also described in dozens of excellent textbooks,
many of which are freely available as e-books for UNIVIE students. This includes:

1. W. Demtröder: Experimentalphysik 3 Springer 2016,
2. W. Demtröder: Experimentalphysik 4, Springer 2014.
3. Tipler Physik, Springer 2015
4. Meschede, Gerthsen Physik Springer 2015
5. Bethge, Walter & Wiedemann, B. Kernphysik: Eine Einführung. Springer, 2008

and many others on quantum, atomic, and nuclear physics

Association in the course directory

P 7, LA-Ph212(1), LA-Ph212(2)

Last modified: Mo 28.01.2019 10:48