Einfuehrung(1)

Atom- und Festkörperphysik
3/0/0 WS, 3/0/0 SS
http://www.ww.tu-freiberg.de/mk
Skripte
AFKP
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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
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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
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Historische Entwicklung der
Atomphysik
 1811 Avogadro:
Molekültheorie
der Gasgesetze
 „gleiche
Volumina aller Gase
enthalten unter gleichen äußeren
Bedingungen (Druck, Temperatur)
die gleiche Anzahl Teilchen“
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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
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Erste periodische Tabelle
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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
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Nützliche Formel
dv
dt
 Das Newtonsche Gesetz
F  ma  m
 Impuls
 Fdt   mdv  p  mv
 Fdl   m
 Kinetische Energie
dv
dl  Ekin
dt
Ekin   mvdv  12 mv2
Ekin
p2

2m

  ;   2
 Lichtgeschwindigkeit
c
 Einstein-Formel
E  mc2
t
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Wichtige Konstanten
Avogadro-Konstante
Boltzmann-Konstante
Plancksche Konstante
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
Ruhemasse des Elektrons
Ruheenergie des Elektrons
Ruhemasse des Neutrons
Ruhemasse des Protons
Atomare Masseneinheit
Elementarladung
Influenzkonstante
Induktionskonstante
Bohrscher Radius
Bohrsches Magneton
NA= 6.02217(4)1023 mol-1
kB = 1.38062(6)10-23 JK-1
h = 6.62620(5)10-34 Js
ħ = h/2 = 1.054610-34 Js
c = 2.997925(1)108 ms-1
me = 9.10956(5)10-31 kg
mec2 = 0.51100 MeV
mn = 1.6748210-27 kg
mp = 1.67261(1)10-27 kg
m(12C)/12 = 1.6605510-27 kg
e = 1.602192(7)10-19 C
e0 = 8.854210-12 AsV-1m-1
m0 = 1/e0c = 1.256610-6 VsA-1m-1
r1 = 4e0ħ2/mee2 = 0.52916610-10 m
mB = m0ħe/2me = 1.165410-29 Vsm
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