Quantum Coherence Lab

Zumbühl Group

 

Physik IV (11026-01 und Übung 11027-01)

für Studentinnen und Studenten der Physik, Mathematik, Nanowissenschaften und Computational Sciences
Frühjahrsemester 2009


last updated September 30, 2009, dmz


Prof. Dominik Zumbühl,

Vorlesung, wöchentlich
Mo, 13:15 - 14:00, Dept. Physik, Hörsaal 1
Fr, 10:15 - 12:00, Dept. Physik, Hörsaal 1

Prüfung
mündlich (20 minuten), geprüft wird gesamter Inhalt der Vorlesung und Übungen
Daten: 5. Woche nach Semesterende Mo-Fr, d.h. Montag, 29. Juni bis Freitag, 3. Juli 2009

Physik IV Pruefung nach HS2009 (Wiederholpruefung) Donnerstag und Freitag, 28./29. Januar 2010

Übungsklausur, schriftlich !!!!
Dienstag, 19. Mai 2009, 08:30 bis 10:00, Grosser Hoersaal
geprüft wird: Inhalt der Übungsblätter Nummer 1 bis und mit 10
KEINE Hilfsmittel zugelassen
Testatpunkte Uebung pdf
Einsicht in die Klausur in den Uebungsstunden am 26. / 27. Mai

Syllabus
Wechselwirkung von Stahlung und Materie: Emission und Absorption, Einstein Koeffizienten, Dipolstrahlung, Auswahlregeln, nicht-Dipol Übergänge, Lebensdauer, Linienbreite;
Laser: Prinzip, Besetzungsinversion, Laserschwelle, Optische Resonatoren, Laser Moden, Einmodenlaser, Lasertypen, Gepulste Laser;
Molekülphysik
: Wasserstoffmolekül und Ion, Zweiatomige Moleküle, Rotations und Vibrations Spektren, Mehratomige Moleküle;
Spin Physik
: Spin im Magnetfeld, Blochsche Sphäre, Elektron und Kernspinresonanz, Spin Relaxation und Kohärenz, Anwendungen in Physik, Chemie und Medizin;
Moderne Quantenmechanik
: Schrödingers Katze, verschränkte Zustände, Einstein-Podolsky-Rosen Paradox, Bell'sche Ungleichungen, Quanten Computing, Kommunikation und Teleportation

Verwendete Bücher
Demtröder, Experimentalphysik 3, 3. Auflage (Einstein Koeff., Emission und Absorption, Auswahlregeln, Laser, Moleküle)
Haken & Wolk, Atom- und Quantenphysik, 8. Auglage (Spinresonanz (ESR und NMR), Moderne Quantenmechanik, Quantum Computation)

Vorlesungsnotizen stehen als pdf zur Verfügung (unten), gedacht nur als Ergänzung zum Buch / zu Ihren eigenen Notizen,
nicht als eigenständiges Skriptum. Gleichungsnummern beziehen sich auf Buch.


Datum Thema Notizen
16.2. Mo Vorbesprechung  
20.2. Fr Einstein Koeffizienten, Dipolstrahlung pdf
23.2. Mo quantenmechanische Herleitung Dipoluebergangs-Matrixelemente pdf, pdf
27.2. Fr Auswahlregeln, nicht-Dipol Übergänge pdf
2.3. Mo Fasnachtswoche
6.3. Fr Fasnachtswoche
9.3. Mo Spinauswahlregeln, Lebensdauer, natürliche Linienbreite, homogene und inhomogene Linienverbreiterung pdf
13.3. Fr LASER, Laserschwelle, Moden, Lasertypen, Resonatoren pdf, pdf
16.3. Mo Kohaerenz, N-Niveau Laser, Einmodenlaser pdf
20.3. Fr Laserpulse: Güteschaltung, aktive- und passive Modenkopplung pdf
23.3. Mo Moleküle: Einleitung, Abschätzung Energiesalen, Born-Oppenheimer Methode pdf
27.3. Fr Born-Oppenheimer Methode
H2+ Molekülion: LCAO, Austausch- und Überlappintegral, verbesserter Ansatz
dito pdf 23.3.
30.3. Mo H2 Molekül: Hund-Mulliken (MO-LCAO) Näherung pdf
3.4. Fr H2 Molekül: Heitler-London Näherung, kovalent-Ionische Näherung
Einfache Moleküle: Elektron Paarung, kovalente Bindung, ausgerichtete Orbitale
pdf
6.4. Mo Einfache Moleküle: Hybridisierung, Wasserstoffbrücke, Kohlenwasserstoffe pdf
10.4. Fr Karfreitag
13.4. Mo Ostermontag
17.4. Fr Bindungstypen, Van-der-Waals Bindungm
Moleküle: Rotationen und Schwingungen (2-atomige Moleküle): Starrer Rotator, Zentrifugalaufweitung, Schwingung 2-atomiger Moleküle
pdf,
pdf
20.4. Mo Schwingungs-Rotations Wechselwirkung, Rotationsbarriere, Spektren 2-atomiger Moleküe, Schwingungs-Rotations Übergänge
24.4. Fr quantenmechanische Beschreibung des Spins, Spin im homogenen Magnetfield, Spinpräzession, Bloch Sphäre pdf
27.4. Mo Spinresonanz pdf
1.5. Fr 1. Mai
4.5. Mo Blochsche Gleichungen, longitudinale und transversale Relaxation pdf
8.5. Fr Spinresonanz: Reflexions- und Induktionsmessungen, Spin Echo
Moderne Quantenphysik: Superposition, Interferenz, Schrödingers Katze, Verschränkung

pdf
11.5. Mo Bellsche Ungleichung / Hypothese verborgener Parameter
15.5. Fr Quantum Computation: Intro, Bestandteile, Qubits, Single and Multiple qubit gates pdf
18.5. Mo Quantenschaltkreise, no-cloning Theorem pdf
22.5. Fr Freitag nach Auffahrt
25.5. Mo Quantenteleportation
29.5. Fr Quantenparallelismus, Deutsch's Algorithmus

total: 35 Vorlesungen a 45 Min.

Übungen
Informationsblatt pdf
Dienstag, 8:30 - 10:00, 401, Andreas Baumgartner
Dienstag, 8:30 - 10:00, HS2, Dominikus Kölbl
Mittwoch, 12:15 - 13:45, 109, Florian Dettwiler

Ausgabe Übungsblätter: Freitag in der Vorlesung, oder ab web-page
Abgabe: am darauffolgenden Freitag bis 10:15 Uhr im Büro 1.10
Korrigiert werden alle Aufgaben, die Sternchen-Aufgabe gehört zum Testat.
Abschreiben ist verboten und wird bestraft.

Übungsklausur, schriftlich !!!!
Dienstag, 19. Mai 2009, 08:30 bis 10:00, Grosser Hoersaal
geprüft wird: Inhalt der Übungsblätter Nummer 1 bis und mit 10
KEINE Hilfsmittel zugelassen
Einsicht in die Klausur in den Uebungsstunden am 26. / 27. Mai

Testatbedingungen (Uebung)
Punkte erhält man aus den Sternchenaufgaben und der Übungsklausur.
Es sind 60% der Punkte nötig um das Testat zu erlangen.

Übungen

Blatt Ausgabe Abgabe Besprechung
1 pdf 20.2. 27.2. 10./11.3.
2 pdf 27.2. 13.3. 17./18.3.
3 pdf 13.3. 20.3. 24./25.3.
4 pdf 20.3. 27.3. 31./1.4.
5 pdf 27.3. 3.4. 7./8.4.
6 pdf 3.4. 8.4. 18:00 14./15.4.
7 pdf 8.4. 17.4. 21./22.4.
8 pdf 17.4. 24.4. 28./29.4.
9 pdf 24.4. Mo 4.5., 10:00 5./6.5.
10 pdf 30.4. 8.5. 12./13.5.
kein Übungsblatt
Vorbereitung auf Klausur
8.5. 15.5.  
11 (freiwillig) pdf 15.4. Montag, 25.5.09, 12:15 Uhr 26./27.5. bzw. bei Assistenten
12 (freiwillig) pdf 20.4. 29.5. Abholen bei Assistenten


Assistenten

Andreas Baumgartner   Büro 0.14 061 267 3679
Anthony Clark   Büro 1.12 061 267 3691
Florian Dettwiler   Büro 1.12 061 267 3691
Sarah Heizmann (Koordination)   Büro 1.10 061 267 3786
Dominikus Kölbl   Büro 1.12 061 267 3691