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1 Atom- und Festkörperphysik 3/0/0 WS, 3/0/0 SS Skripte AFKP.

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Präsentation zum Thema: "1 Atom- und Festkörperphysik 3/0/0 WS, 3/0/0 SS Skripte AFKP."—  Präsentation transkript:

1 1 Atom- und Festkörperphysik 3/0/0 WS, 3/0/0 SS Skripte AFKP

2 2 Gliederung – Atomphysik 1.Einführung – Historische Entwicklung der Atomphysik a.Daltonsche Prinzipien b.Erste periodische Tabelle 2.Erste Experimente in der Atomphysik a.Diskrete Natur der Welt b.Atommodelle c.Problem der klassischen Physik 3.Quantelung der Energie a.Atomspektren b.Photoeffekt c.Frank-Hertz-Versuch d.Borsches Atommodell 4.Wellen-Teilchen-Dualismus a.Photoeffekt b.Compton-Effekt c.Beugungseffekte d.Unschärferelation 5.Die Schrödinger-Gleichung a.Ableitung, Zeitabhängige und stationäre Schrödinger-Gleichung b.Eigenschaften der Wellenfunktion c.Lösung für freies Elektron d.Lösung für Elektron im Potentialtopf e.Lösung für Elektron im Potential eines harmonischen Oszillators f.Lösung für Elektron in einer Potentialbarriere g.Lösung der Schrödinger-Gleichung für Wasserstoffatom 6.Spin des Elektrons

3 3 Historische Entwicklung der Atomphysik 1808 Dalton: Multiple Proportionen der Druck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke der einzelnen Komponenten Verhältnis der Gewichte der kleinsten Teilchen von gasförmigen und anderen Körpern (die erste Atomgewichtstabelle) Daltonsche Prinzipien Chemische Elemente bestehen aus Atomen Atome des gleichen Elements haben die gleiche Masse Atome unterschiedlicher Elemente haben unterschiedliche Masse Atome werden nur in kleinen ganzzähligen Verhältnissen kombiniert, z.B. 1:1, 1:2, 2:3 u.s.w. Atome können nie gebildet oder zerstört werden

4 4 Historische Entwicklung der Atomphysik 1811 Avogadro: Molekültheorie der Gasgesetze gleiche Volumina aller Gase enthalten unter gleichen äußeren Bedingungen (Druck, Temperatur) die gleiche Anzahl Teilchen

5 5 Historische Entwicklung der Atomphysik 1815 William Prout: Massenzahlen die relative Masse jeden Atoms ist ein genaues Vielfaches der Masse des Wasserstoffatoms. Im Jahre 1920 benannte Ernest Rutherford nach Prout das Proton Mendeleev: Periodensystem der Elemente

6 6 Erste periodische Tabelle

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8 8 Historische Entwicklung der Atomphysik 1869 Hittorf: Kathodenstrahlen 1895 W.C. Röntgen: X-Strahlen 1896 Bequerel: Radioaktivität 1897 J.J. Thomson: Elektron identifiziert 1900 M. Planck: E = h 1903 Rutherford: Atomkern 1905 A. Einstein: E = mc² 1913 N. Bohr: Atommodell 1926 E. Schrödinger: Wellengleichung 1927 Heisenberg: Unschärferelation

9 9 Nützliche Formel Das Newtonsche Gesetz Impuls Kinetische Energie Lichtgeschwindigkeit Einstein-Formel

10 10 Wichtige Konstanten Avogadro-KonstanteN A = (4) mol -1 Boltzmann-Konstantek B = (6) JK -1 Plancksche Konstanteh = (5) Js ħ = h/2 = Js Lichtgeschwindigkeit im Vakuumc = (1) 10 8 ms -1 Ruhemasse des Elektronsm e = (5) kg Ruheenergie des Elektronsm e c 2 = MeV Ruhemasse des Neutronsm n = kg Ruhemasse des Protonsm p = (1) kg Atomare Masseneinheitm( 12 C)/12 = kg Elementarladunge = (7) C Influenzkonstante 0 = AsV -1 m -1 Induktionskonstante 0 = 1/ 0 c 2 = VsA -1 m -1 Bohrscher Radiusr 1 = 4 0 ħ 2 /m e e 2 = m Bohrsches Magneton B = ħe/2m e = JT -1


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