Modul: Theoretische Physik III - Quantenmechanik

Die Studierenden beherrschen die Konzepte der Quantenmechanik einfacher Systeme, ihre mathematische Formulierung, ihre statistische Deutung und ihre Anwendung auf physikalische Probleme. Sie wissen, was quantenemchanische Zustände und Observable sind und wie sie statistisch gedeutet werden. Sie kennen die Schrödingergleichung, ihre Bedeutung für die Zeitentwicklung, und ihr Zusammenhang mit den Ehrenfestschen Theoremen. Sie wissen was ein Kommutator ist, kennen die Unbestimmtheitsrelation und ihre praktische Bedeutung. Sie können 1D Potentialprobleme analysieren und für einfache Potentiale das Spektrum der gebundenen Zustände, die Reflektions- und Transmissionskoeffizienten für Streuzustände und Tunnelwahrscheinlichkeiten berechnen. Sie kennen das Blochsche Theorem und seine Bedeutung für das Kronig-Penney Modell der Festkörperphysik. Sie beherrschen die Quantenmechanik des harmonischen Oszillators und des Wasserstoffatoms. Sie sind mit der mathematischen Formulierung des Spin-1/2 vertraut und wissen um seine Manifestation im Stern-Gerlach-Versuch und in atomaren Spektren. Sie kennen den Zusammenhang von Symmetrie und Erhaltungssätzen, können Drehimpulse addieren und Spektren von Mehrelektronen-Atomen und einfachen Molekülen analysieren. Sie können die quantenmechanischen Konsequenzen der Ununterscheidbarkeit würdigen, kennen das Spin-Statistik-Theorem und das Pauli-Prinzip. Sie beherrschen die Grundlagen der Störungstheorie im Schrödingerbild, im Heisenbergbild und im Wechselwirkungsbild, sie sind mit Fermis Goldener Regel vertraut und können diese auf elementare Probleme der Licht-Materie Wechselwirkung anwenden. Sie sind mit den Grundbegriffen der elastischen Potentialstreuung vertraut und können Wirkungsquerschnitte in Bornscher Näherung berechnen. Sie verfügen über Orientierungswissen verschränkter Zustände, die Bellschen Ungleichungen, und ihre Bedeutung für die Quanteninformationsverarbeitung.

Eine Prüfung der folgenden Formen

Klausur, 90 Minuten

Mündliche Prüfung, 30 Minuten

Schriftliche Bearbeitung von 50% der Übungsaufgaben und zweimaliger Tafelvortrag und Diskussion einer Lösung

SoSe