Universität Wien
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260243 VO Introduction to Physics III (2017W)

Quanta, atoms and nuclei

5.00 ECTS (4.00 SWS), SPL 26 - Physik
Moodle

Details

Language: German

Examination dates

Lecturers

Classes (iCal) - next class is marked with N

  • Monday 02.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 04.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 09.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 11.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 16.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 18.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 23.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 25.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 30.10. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 06.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 08.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 13.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 15.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 20.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 22.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 27.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 29.11. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 04.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 06.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 11.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 13.12. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 08.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 10.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 15.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 17.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 22.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Wednesday 24.01. 11:00 - 12:30 Christian-Doppler-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 3. Stk., 1090 Wien
  • Monday 29.01. 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: Tu 14.11.2023 00:23