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Anzeigesprache

Höhere Atomphysik

3

Deutsch

#20758 / #1

Seit WS 2020/21

Fakultät II

EW 3-1

Institut für Optik und Atomare Physik

Keine Angabe

Dopfer, Otto

Eichmann, Ulrich

eichmann@mbi-berlin.de

POS-Nummer PORD-Nummer Modultitel
Keine Verknüpfungen...

Lernergebnisse

Atomphysikalische Experimente und Erkenntnisse bilden nach wie vor eine bedeutende Grundlage für zukunftsweisende Technologien. Als Beispiele sind insbesondere zu nennen: die Entwicklung der Präzisionsspektroskopie an (ultra-)kalten Atomgasen bzw. einzelnen Atomen und Ionen, die unter anderem zu immer genaueren Zeitstandards und höchstauflösenden Spektroskopiemethoden führt; die Entwicklung der zeitaufgelösten Spektroskopie mit neuartigen intensiven Laserpulsen kurzer Dauer sowie Freie-Elektronenlaser zur Erforschung elementarer atomarer Prozesse auf einer atomaren Zeitskala; die experimentelle Erzeugung verschränkter atomarer Zustände in z.B. Ionenfallen bzw. kalten Rydberggasen mit langreichweitigen Vielteilchenwechselwirkungen als Grundlage für Quantenrechner bzw. Simulatoren. Vor diesem Hintergrund erlernen die Studierenden in Vorlesungen mit Übungen theoretische und experimentelle atomphysikalische Grundlagen, die es ihnen erlauben, neue Experimente und technische Entwicklungen in diesem Bereich zu verstehen und einzuordnen. Die Studierenden lernen gängige experimentelle atomphysikalische Techniken ((Überschall-)Atomstrahlerzeugung, Vakuumphysik, Speicherung geladener und neutraler Teilchen, modernste laser- und elektronen/ionenspektroskopische Nachweistechniken (Frequenzkamm, Reaktionsmikroskop)) kennen. Im Rahmen quantenmechanischer und semi-klassischer Modelle werden grundlegende Experimente analysiert, so dass die Studierenden sowohl ein qualitatives als auch ein quantitatives Verständnis atomphysikalischer Vorgänge entwickeln.

Lehrinhalte

Quantenmechanik einfacher und komplexer Atome, einfache quantenmechanische Modellsysteme, verschränkte Zustände, Störungstheorie, experimentelle Techniken (Vakuum und Atomstrahlerzeugung, Ionen/Elektronenspektrometer, Reaktionsmikroskop), Lasertechnik, Rydbergatome, Atome in äußeren Feldern, Photoionisation, Fano-Theorie , Multikanal-Quantendefekttheorie, Atome in starken Laserfeldern, Röntgenspektroskopie, Freie Elektronen Laser, Licht-Atom Wechelselwirkung in 2- und 3-Niveausystemen, Präzisionsspektroskopie, fundamentale Experimente, Speicherung und (Laser-)Kühlung von Atomen und Ionen, Bose-Einstein Kondensation, atomphysikalische Experimente zu Quantencomputing und -simulation.

Modulbestandteile

Pflichtgruppe:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen Art Nummer Turnus Sprache SWS
Höhere Atomphysik IV 3237 L 362BIV WS Deutsch 2

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Höhere Atomphysik (IV):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 4.0h 60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 90.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 3 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung mit Übungen, Projekten und Laborführungen

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Experimentalphysik III (Atomphysik), Theoretische Physik II (Quantenmechanik)

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

1. Voraussetzung
Leistungsnachweis Höhere Atomphysik

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Mündliche Prüfung

Sprache

Deutsch/Englisch

Dauer/Umfang

30 Minuten

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Wintersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Mündliche Modulprüfungen werden über das elektronische Anmeldesystem ggf. nach vorheriger Terminabsprache mit der Prüferin oder dem Prüfer angemeldet.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar

Literatur

Empfohlene Literatur
Bransden, B.H. and Joachain, C.J. , Physics of atoms and molecules, 2nd edition, 2003, Prentice Hall, Pearson Education
Budker, D., Kimball, D.F. and DeMille, D.P., Atomic Physics, 2004, Oxford University Press
Foot, C.F. , Atomic Physics (Oxford Master Series in Atomic, Optical and Laser Physics), Oxford University Press
Gallagher, T., Rydberg Atoms , 1994, Cambridge Monographs on Atomic, Molecular and Chemical Physics, Cambridge University Press
Hertel, I.V. and Schulz, C.P., Atome, Moleküle und optische Physik 1, 2. Auflage 2017, Springer Lehrbuch
Hertel, I.V. and Schulz, C.P., Atome, Moleküle und optische Physik 2, 2020, Springer Lehrbuch
Metcalf, H.J. and van der Straten, P., Laser Cooling and Trapping , 2002, Graduate Texts in Contemporary Physics , Springer
Spezial-Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben

Zugeordnete Studiengänge

Diese Modulversion wird auf folgenden Modullisten verwendet (alte Studiengangsabbildung):

Verwendungen (2)
Studiengänge: 1 Stupos: 1 Erstes Semester: SoSe 2021 Letztes Semester: WS 2021/22

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

(1) Dieses Modul allein ist mit 3 ETCS Punkten als Wahlfach im Studiengang Physik wählbar. (2) Es kann zusammen mit dem "Attosekundenphysik" (9 ETCS) kombiniert werden und ergibt dann das Experimentelle Wahlpflichtfach als Modul "Höhere Atom- und Molekülphysik" (gesamt 12 ETCS)

Sonstiges

Das Modul wird nach Wunsch der Studierenden in deutscher oder englischer Sprache angeboten.