Atom- und Festkörperphysik 3/0/0 WS, 3/0/0 SS http://www.ww.tu-freiberg.de/mk Skripte AFKP

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

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

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

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. 1868 Mendeleev: Periodensystem der Elemente

Erste periodische Tabelle

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

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

Wichtige Konstanten Avogadro-Konstante NA= 6.02217(4)1023 mol-1 Boltzmann-Konstante kB = 1.38062(6)10-23 JK-1 Plancksche Konstante h = 6.62620(5)10-34 Js ħ = h/2p = 1.054610-34 Js Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c = 2.997925(1)108 ms-1 Ruhemasse des Elektrons me = 9.10956(5)10-31 kg Ruheenergie des Elektrons mec2 = 0.51100 MeV Ruhemasse des Neutrons mn = 1.6748210-27 kg Ruhemasse des Protons mp = 1.67261(1)10-27 kg Atomare Masseneinheit m(12C)/12 = 1.6605510-27 kg Elementarladung e = 1.602192(7)10-19 C Influenzkonstante e0 = 8.854210-12 AsV-1m-1 Induktionskonstante m0 = 1/e0c2 = 1.256610-6 VsA-1m-1 Bohrscher Radius r1 = 4pe0ħ2/mee2 = 0.52916610-10 m Bohrsches Magneton mB = ħe/2me = 9.274010-24 JT-1