Atom- und Molekülphysik

Hans-Henning Klauss ist Professor an der TU Dresden. Nach Abschluss eines Physikstudiums an der TU Braunschweig und an der State University of New York at Albany, USA, promovierte er an der TU Braunschweig. Über 12 Jahre forschte und lehrte er als wissenschaftlicher Assistent an der TU Braunschweig. Seit 2007 ist er Professor für Festkörperphysik mit den Forschungsschwerpunkten Magnetismus und Supraleitung an der TU Dresden. Er hat über 200 Fachartikel publiziert.

• 1. Grundlegende Experimente1.1 Millikan-Versuch, Thomsons Kathodenstrahlrohr und Atommodell1.2 Rutherford Streuung, Formfaktor und Ausdehnung des Atomkerns: Größenordnung der Längenskalen und Bindungsenergien in Atom, Kern und Nukleonen1.3 Atommodell von Rutherford, Optische Spektren1.4 Bohrsche Postulate, Korrespondenzprinzip, Atommodell von Bohr, Rydberg-Konstante, Feinstrukturkonstante in SI und Heavyside-Lorentz-System 2. Elemente der Quantenmechanik2.1 Schrödingergleichung, ebene Wellen, Bra- und Ket-Vektoren, Operatoren und Erwartungswerte von phys. Observablen: 1-D Potenzialtopf, 2-D und 3-D2.2 Kommutator und Heisenbergsche Unschärferelation2.3 Bewegung im Zentralpotenzial: Bahndrehimpuls in der QM, Separation der Variablen, Zentrifugalpotenzial, Kugelflächenfunktionen, sphärischer Potenzialtopf 3. Ein-Elektronen-Systeme: Das Wasserstoffatom3.1 Grobstruktur der Energieeigenwerte, Quantenzahlen und Entartung, radiale Wellenfunktionen,3.2 Aufhebung der l-Entartung in Alkaliatomen, radiale QZ in Kernen und Elementarteilchen3.3 Parität von Wellenfunktionen, reelle Form der Kugelflächenfunktionen 4. Fein- und Hyperfeinstruktur4.1 Eigendrehimpuls (Spin) des Elektrons4.2 Spin-Bahn-Wechselwirkung: Gesamtdrehimpuls j = l + s, Feinstrukturaufspaltung, Clebsch-Gordan-Koeffizienten4.3 Lamb-Shift4.4 Hyperfeinstruktur4.5 Dirac-Gleichung: Korrekturterme in der Schrödingergleichung 5. Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung5.1 Übergangswahrscheinlichkeiten im Zweiniveau-System: Einstein-Koeffizienten5.2 Spontane Emission, Fermis Goldene Regel5.3 Lebensdauer angeregter Zustände5.4 Absorption und induzierte Emission5.5 Dipolauswahlregeln5.6 Multipolstrahlung, Auswahlregeln und Clebsch-Gordon-Koeffizienten 6. Mehrelektronensysteme6.1 Elektronische Korrelationen6.2 Ununterscheidbare Teilchen, Pauli-Prinzip6.3 Das Helium-Atom, Austauschwechselwirkung6.4 Kopplung von Drehimpulsen: LS-Kopplung6.5 Hundsche Regeln, das Periodensystem der Elemente6.6 j-j-Kopplung 7. Atome in magnetischen Feldern7.1 Feinstrukturaufspaltung im Magnetfeld: Zeeman- und Paschen-Back-Effekt7.2 Hyperfeinaufspaltung im Magnetfeld 8. H2+-Molekül-Ion und H2-Molekül8.1 Born-Oppenheimer-Näherung, Symmetrien und Erhaltungsgrößen, LCAO-Ansatz, Ritzsches Variationsverfahren, Molekülpotenzial8.2 H2-Molekül: Antisymmetrisierung der Wellenfunktion, Heitler-London-Ansatz, Vergleich von LCAO und Heitler-London8.3 Molekülorbitalkonfigurationen, Anregungen 9. Rotation und Schwingung von zweiatomigen Molekülen9.1 Spektren zweiatomiger Moleküle: Rotations- und Schwingungsübergänge9.2 Elektronische Übergänge: Frank-Condon-Prinzip 10. Chemische Bindung, mehratomige Moleküle10.1 kovalente Bindung, van-der-Waals-Bindung, ionische Bindung, Wasserstoffbrücken-Bindung10.2 Mehratomige Moleküle, Hybridisierung