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Attosekundenphysik

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#20754 / #1

WiSe 2020/21 - WiSe 2024/25

Deutsch, Englisch

Attosecond Physics
Attosekundenphysik

9

Smirnova, Olga

Benotet

Mündliche Prüfung

Englisch

Zugehörigkeit


Fakultät II

Institut für Optik und Atomare Physik

Keine Angabe

Physik

Kontakt


EW 3-1

Smirnova, Olga

smirnova@tu-berlin.de

http://staff.mbi-berlin.de/mbijtheory/

Lernergebnisse

Die Studierenden lernen die Grundlagen der hochgradig nichtlinearen atomaren und molekularen Antwort auf intensives Licht und die neu zum Vorschein kommenden physikalischen Prozesse kennen, wie z.B. optisches Tunneln, Erzeugung hoher Harmonischer, hocheffiziente Energieabsorption durch Atome und Moleküle, die Anwendung starker Laserfelder zur Abbildung molekularer Strukturen und Dynamik. Durch Vorlesungen und umfangreiche praktische Übungen lernen die Studierenden sowohl die wichtigsten physikalischen Konzepte, als auch die theoretischen Methoden und Werkzeuge kennen. Dazu gehören die zeitabhängige Quantenmechanik und Wellenpaketdynamik, Keldysh-Theorie und Starkfeld-S-Matrix-Methoden, zeitabhängige semiklassische Methoden und Quantentrajektorien, Kramers-Henneberger Ansatz, Methoden zur numerischen Lösung der zeitabhängigen Schrödingergleichung in starken Laserfeldern und Anwendungen quantenchemischer Methoden zur zeitabhängigen molekularen Antwort, einschließlich der nicht-hermiteschen Quantenmechanik. Am Ende des Kurses sind die Studierenden in der Lage, die oben genannten theoretischen Werkzeuge kompetent anzuwenden, um Experimente zur Abbildung der Elektronendynamik in Atomen und Molekülen zu analysieren und zu entwerfen.

Lehrinhalte

Nichtlineare Licht-Materie-Wechselwirkung: von Ein-Photonen- zu Mehr-Photonen-Prozessen. Die elektronische Antwort auf starke niederfrequente Felder: optisches Tunneln und der Keldysh-Formalismus. Ionisation oberhalb der Schwelle (above-threshold ionization) und verwandte Phänomene. Elektronenbewegung nach Starkfeldionisation und ihre Folgen: Erzeugung hoher Harmonischer, laserinduzierte Elektronenbeugung und Holographie, korrelierte Multi-Elektronenprozesse. Ionisation in zirkular polarisierten Laserfeldern und die Erzeugung von Attosekunden-spinpolarisierten Elektronenstrahlen. Die Attouhr und das Tunnelzeitproblem. Hohe-Harmonische-Spektroskopie an Atomen und Molekülen: Kombination von räumlicher Sub-Ångström und zeitlicher Sub-Femtosekunden Auflösung. Erzeugung und Charakterisierung von Attosekundenpulsen und -pulszügen. Zeitaufgelöste Spektroskopie der Elektronendynamik mit Attosekundenpulsen. Ultraschnelle Chiralität: das Induzieren und Nachweisen von Elektronenströmen in chiralen Molekülen, extrem effiziente chirale Unterscheidung von Molekülen. Entwicklung der Attosekunden-Spektroskopie von Atomen und Molekülen zu Festkörpern: hin zur volloptischen Abbildung von topologischen Eigenschaften und Phasenübergängen.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
Attosecond PhysicsVL3237 L 10913SoSeen4
Attosecond PhysicsUE3237 L 1091SoSeen2
ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Attosecond Physics (VL):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.04.0h60.0h
Vor-/Nachbereitung15.08.0h120.0h
180.0h(~6 LP)

Attosecond Physics (UE):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 270.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 9 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung mit Übungen/Projekten.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Theoretische Physik I+II (klassische Mechanik und Quantenmechanik)

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Voraussetzung
Leistungsnachweis »Leistungsnachweis Attosecond Physics«

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Mündliche Prüfung

Sprache(n)

Englisch

Dauer/Umfang

ca. 30 min.

Dauer des Moduls

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

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Mündliche Prüfungen 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
Attosecond and XUV Physics: Ultrafast Dynamics and Spectroscopy, Editors: Thomas Schultz, Marc Vrakking
Chang, Zenghu. Fundamentals of attosecond optics. CRC press, 2016.
F Krausz, M Ivanov, Reviews of Modern Physics 81 (1), 163, 2009

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.
(1) Dieses Modul allein ist mit 9 ETCS Punkten als Experimentelles Wahlpflichtfach wählbar. (2) Es kann zusammen mit dem Modul "Zwischenmolekulare Wechselwirkungen" (3 ETCS) oder "Höhere Atomphysik" (3 ETCS) kombiniert werden und ergibt dann das Experimentelle Wahlpflichfach "Höhere Atom- und Molekülphysik" (gesamt 12 ETCS)

Sonstiges

Das Modul wird bevorzugt in englischer Sprache unterrichtet.