1. Atom- und Festkörperphysik3/0/0 WS, 3/0/0 SS http://www.ww.tu-freiberg.de/mkSkripteAFKP

2. 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 • Photoeffekt • 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

3. 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

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

5. 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

6. Erste periodische Tabelle

8. 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

9. Nützliche Formel • Das Newtonsche Gesetz • Impuls • Kinetische Energie • Lichtgeschwindigkeit • Einstein-Formel

10. 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