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Atom- und Molekülphysik SS 2004 (Gliederung) 1. Einleitung/Übersicht 2. Grundlegende Experimente zur Entwicklung der Atomvorstellung 3. Experimente, die.

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1 Atom- und Molekülphysik SS 2004 (Gliederung) 1. Einleitung/Übersicht 2. Grundlegende Experimente zur Entwicklung der Atomvorstellung 3. Experimente, die zur Quantenphysik führen 4. Energiezustände des Wasserstoffatoms 5. Mehrelektronenatome. Periodensystem 6. Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung durch Atome 7. Laser 8. Molekülbau und Molekülspektren 9. Moderne Methoden der Atom- und Molekülphysik

2 Besonders empfohlene Literatur: W.Demtröder: Experimentalphysik 3, Springer Berlin, 2.Aufl., 2000 H.Haken, H.C.Wolf: Atom- und Quantenphysik, Springer Berlin, 7.Aufl H.Haken, H.C.Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie, Springer Berlin, 4.Aufl G.Otter,R.Honecker: Atome-Moleküle-Kerne, Bd.I Atomphysik, Bd.II Molekül- und Kernphysik.Bd III Atome:Fragen und Antworten Teubner Stuttgart 1998,1996,2001

3 2. Grundlegende Experimente zur Entwicklung der Atomvorstellung 2.1 Naturkonstanten mit Bezug zur Atomphysik N A = (47) x mol -1 R=( ) J mol -1 K -1 k B = (24) x J K -1 F= (39) C mol -1 R=N A k B C p - C v = R N A e = F N A = (m m V / m) (n / V EZ ) 2.2 Atomgröße Stoßquerschnitt e/m= (71) x C kg Elektrische Ladung e = (63) x C

4 Ablenkung im elektrischen u. magnetischen Feld Klassischer Elektronenradius Wiensches Filter m e = (72) x kg Brechungsgesetz

5 2.4 Atommassen Streuquerschnitt

6 3. Experimente, die zur Quantenphysik führen 3.1 Teilchencharakter elektromagnetischer Strahlung m T = w = (51) m K E n =n h h= (52) x J s = (16) x eV s W kin =h - W a =eU m 0 =0

7 3.2 Wellencharakter von Teilchen m p = (13) x kg m n = (13) x kg m e = (72) x kg µ n = (23) x J T -1 µ p = (58) x J T -1 µ e = (37) x J T -1

8 x p /2 3.3 Quantenstruktur der Atome µ=meµ=me

9

10 4 Energiezustände des Wasserstoffatoms 4.1 Lösungen der Schrödingergleichung für Einelektronenatome

11 E n,l,m =E coul (n,l) + B mB 4.3 H-Atom im äußeren Magnetfeld.

12 E n,l,j =E n +(a/2) [j(j+1) - l(l+1) - s(s+1)]

13 4.4 H-Atom im äußeren elektrischen Feld 5. Mehrelektronenatome. Periodensystem n 2S+1 L J Hundsche Regeln: (i) Der Term mit maximalem Gesamtspin ist der stabilste.Die Stabilität nimmt mit abnehmendem S ab. (ii) Für gegebenes S (Multiplizität bekannt ) ist der Zustand mit maximalem Bahndrehimpuls L der stabilste. (iii) Bei gegebenem S und L ist der minimale Gesamtdrehimpuls J der stabilste, wenn eine teilgefüllte Unterschale weniger als halb gefüllt ist. Dagegen gehört das maximale J zum stabilsten Zustand,wenn die Schale mehr als halb gefüllt ist.


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