40910 im Wintersemester 2010/11
Theoretische Physik III: Quantenmechanik und Statistische Thermodynamik
(N-Physik für D-Mathematik u. D-Informatik)


VL Di 15:15-16:45 RUD 25 1'115 H.-J. Wünsche
UE Fr 09:15-10:45 RUD 25 1'013 H.-J. Wünsche
VL Fr 11:00-12:30 RUD 25 3'006 H.-J. Wünsche


11.2.11 keine Übung, statt dessen Vorlesung ab 9:15

Die Lehrveranstaltung wird annähernd so geführt, wie im Wintersemester 2009/11 ( s. dort )


Einschreibung       Skript       Schein       Klausur        Prüfung        Übungsaufgaben      

Uebung:

Übungsaufgaben werden in der Regel am Freitag gestellt. Sie koennen in der Übung sofort hinterfragt werden. Loesungen sind nicht abzugeben sondern werden eine Woche spaeter in der Uebung von einem Freiwilligen vorgetragen und dabei von den anderen Studierenden selbst korrigiert. Wer eine Uebungsaufgabe vollstaendig und richtig vortraegt, bekommt 5 Prozentpunkte fuer die Klausur gutgeschrieben ( Bonusliste ). Darueber hinaus dient die Uebung der Hinterfragung und Diskussion des Vorlesungsstoffes durch die Studierenden.

UA01 zum 29.10. Wellenfunktion, hermitesch Lösung
UA02 zum 05.11. vollständig eingesperrt Lösung
UA03 zum 12.11. asymmetrischer Potentialtopf Lösung
UA04 zum 19.11. Tunneln Lösung
UA05 zum 26.11. Topfmolekül Lösung
UA06 zum 03.12. Bandstruktur Lösung
UA07 zum 10.12. Kommutator Lösung
UA08 zum 17.12. H-Atom 1
UA09 zum 14.01.11 Goldene Regel Lösung
UA10 zum 21.01.11 Vielteilchen Lösung
UA11 zum 04.02.11 Statistik Lösung

Schein

Voraussetzungen zur Vergabe eines Scheines mit dem Prädikat "mit Erfolg" ist das Bestehen der Klausur. Wer eine Note als Prädikat möchte, muss dies bei der Anmeldung zur Klausur beantragen. Die Klausur wird dann benotet und das ergibt die Note des Scheins.

Skript

Die Vorlesung orientiert sich eng am Skript Gesamtscript 2006/07 (1410 kB). Im Folgenden werde ich hinter den Vorlesungsdaten jeweils angeben, welche Teile behandelt wurden (Numerierung des Skripts) bzw. eventuelle Änderungen angeben. Kein Skript ist makellos. Wer als erster einen inhaltlichen Fehler (also nicht Schreibfehler im Text) im Skript meldet, bekommt 2 Prozentpunkte fuer die Klausur gutgeschrieben.

19.10.    1. Einführung, 2.3 Motivation: Teilchenbeugung
22.10.    bis Ende 5.3 stationäre Zustände
               Während der Vorlesung wurde ungenau argumentiert, hier die Korrektur.
26.10.    bis Ende 6. Freies Teilchen
29.10.    bis Ende 8. Endlicher Potentialtopf
02.11.    bis Ende 9. allgemeine Potentialmulde ( Manuskriptteile )
05.11.    Kap. 10, harmonischer Oszillator ( abweichendes Manuskript wie 2009 )
09.11.    Vertiefung: Schwingungsquanten, Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren, Photonen ( Manuskript )
12.11.    Kap. 11, Tunneln, nur 11.0 entsprechend Manuskript
16.11.    Kap. 11 zu Ende
19.11.    Kap. 12 Topfmolekül
23.11.    Kap. 13 Periodisches Potential: Energiebänder
26.11.    Kap. 15 Hilbertraum, bis Satz 15.2
30.11.    weiter bis Ende 15.4. ( Zusatzmaterial )
03.12.    Basistrafo, Bezug zu Symmetrie ( Manuskript zusätzlich zu Skript)
07.12.    15.5 Unschärfge, 15.6 Erhaltungsgrößen, 15.7 Ehrenfest
10.12.    16 H-Atom bis Ende 16.2 + Entartung und Symmetrie
14.12.    bis Ende 16.4 ( ergänzende Stellen )
17.12.    16 H-Atom zu Ende
04.01.    17 Stationäre Störungstheorie
07.01.    18 zeitabhängige Störungen - Goldene Regel
11.01.    19 Vielteilchen QM bis zu Slaterdeterminante
14.01.    19 bis zu Ende selbstkonsistentes Potential (Hartree)
18.01.    Anwendung: Periodensystem der Elemente
21.01.    Stat. Thdyn, 20. bis Postulat (20.3)
25.01.    A) klassisch: mikrokanonische Verteilung ( Manuskript )
28.01.    B) QM: mikrokanonische Zustandssumme, 20.7 ideales Gas ( Manuskript )
01.02.    21 Thermische Kopplung: Entropie u Temperatur ( ergänzender Manuskriptteil )
04.02.    22 Körper in Wärmebad und 23 Körper in Bad mit Teilchenaustausch
08.02.    24 Quantengase bis Ende 24.1 Fermi- und Boseverteilung
11.02.    24.2 Entartetes Fermigas u 24.3 Entartetes Bosegas
15.02.    Fragestunde zur Klausurvorbereitung
18.02.    Klausur

Einschreibung

per email an ede@physik.hu-berlin.de
Betreff/subject: Theo3
Name, Imm.-Nr., Studiengang

Bitte den Betreff genau so angeben, danach suche ich meine emails durch. Die Email-Adresse des Absenders wird von mir gespeichert und fuer das Versenden eventueller Mitteilungen genutzt, falls dem nicht ausdruecklich widersprochen wird. Studiengang ist wichtig, damit die Scheine an das richtige Institut gehen. Einschreibungen können auf gleichem Wege zurueckgenommen werden.

Liste der Eingeschriebenen      

Klausur

Termin: Fr 18.02.10 09:15-10:45 RUD 25 1'013. Hilfsmittel: ein handgeschriebenes Blatt. Taschenrechner.

Anmeldung per email an ede@physik.hu-berlin.de spaetestens 2 Tage vorher ist erforderlich. Liste der Angemeldeten.

Voraussetzung: Rechtzeitige Anmeldung.

Wertung: 50% der Punkte sind für das Bestehen erforderlich. Ergebnisliste.

Dabei werden folgende Gutschriften von Prozentpunkten angerechnet.
1.) Die Prozentpunkte offensichtlich eigenständiger Lösungen von Übungsaufgaben minus 90% (falls positiv)
2.) 2 Prozentpunkte fuer den Ersten, der einen inhaltlichen Fehler im Skript meldet.

Nachklausur: Bei Nichtbestehen der Klausur oder vorher entschuldigtem Fehlen kann am 21.3.11 um 15 Uhr eine Nachklausur geschrieben werden, die bis zum 18.3.11 um 8 Uhr angemeldet werden muss. Die Ergebnisliste wird nach der Korrektur aktualisiert. Sollte diese Nachklausur auch nicht bestanden bzw. versäumt werden, sind Wiederholungen erst durch Beteiligung an den entsprechenden regulären Klausuren späterer Semester möglich. Gutschriften von Prozentpunkten aus Uebung und Skriptenfehlermeldungen gelten nur fuer die Originalklausur.

Prüfung in Theoretischer Physik

Ich biete 3 Tage in der vorlesungsfreien Zeit mit Terminen jeweils ab 10:00 Uhr fortlaufend alle 45 Minuten an. Sie stehen in

Liste der Pruefungstermine

(wenn Sie es wuenschen, kann ich das noch bis Ende Januar aendern, siehe dort). Die Anmeldung zur Prüfung besteht aus 2 Schritten:

1. (ab sofort) Anmeldung eines Termins per email an mich (ede at physik....). Betreff: Pruefung Theophys. Inhalt: Name, Imm-Nr, Studiengang, Wunschtermin.

2. Anmeldung zur Pruefung bei Frau Voigt. Fristen u. Regeln s. dort.

Ich trage den Terminwunsch umgehend in die obige Liste der Prüfungstermine ein. Bei Mehrfachbelegung: wer zuerst kommt mahlt zuerst. Die anderen werden auf freie Plaetze in der Naehe gesetzt. Anmeldeschluss ist jeweils 7 Tage vor dem Pruefungstag X. 6 Tage vor X wird die Terminfolge kompaktifiziert: alle rücken nach vorn bis eine lückenlose Belegung entsteht. Spaetestens 5 Tage vor X stehen die verbindlichen Pruefungstermine im Netz. In begründeten Fällen können ganze Prüfungstage verschoben bzw. abweichende Termine vereinbart werden. Vom 24.3.11 bis 10.04.11 sind keine Prüfungen möglich.

Man beachte: Prüfungen können auch bei Dr. Dorn oder Prof. Schimansky-Geier angemeldet werden.

Ablauf und Inhalte:

Die mündliche Prüfung dauert 30-45 Minuten. Eines der folgenden 4 Themengebiete kann als Schwerpunkt gewählt werden. Es füllt etwa die ersten drei Viertel der Prüfungszeit. Es kann mit einem Einsprechthema freier Wahl begonnen werden (max. 5 Minuten), aus dem heraus sich das Prüfungsgespräch entwickelt. Im letzten Viertel prüfe ich, ob Sie ausreichend Grundkenntnisse auch in den anderen Teilen der Theoretischen Physik haben. Die Prüfungsinhalte orientieren sich an meinen Skripten. Grundwissen meint, dass Sie die grundlegenden theoretischen Konzepte und Begriffe kennen, diese präzise formulieren können und auch elementare Anwendungen erläutern können. Wer diese grundlegenden theoretischen Konzepte und Begriffe in einem der Gebiete nicht kennt, muss durchfallen. Das jeweils Fundamentale erkannt zu haben, gehört mit zum erfolgreichen Studium und wird damit auch abgeprüft. Als Hilfestellung umreiße ich im Folgenden das Grundwissen für die vier Gebiete und gebe an, welche Abschnitte der Skripten ich auch in den Schwerpunkten nicht prüfen werde.

Mechanik/Relativitätstheorie:

Grundwissen: Newtonsche Axiome, Erhaltungssätze für Systeme v Massepunkten. Lorentztrafo, Zeitdilatation, Längenkontraktion und relativistische Bewegungsgleichung. Lagrange- und Hamilton-Gleichungen. Anwendungen: konst. Kraft, harmonischer Oszillator. Natürlich die zugehörigen Begriffe wie z.B. Inertialsystem, Drehimpuls, verallg. Koordinaten.

Nicht geprüft wird:     7.6     8     10.6 bis 10.9     20 bis 22     31 bis 33

Elektrodynamik:

Grundwissen: Maxwellgleichungen Vakuum und Medien. Lösung für hochsymmetrische Fälle (Kugelladung, Draht, Spule etc.). Ebene elektromagnetische Welle als Lösung der Maxwellgleichungen. Warum ist die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit eine Konstante? Natürlich zugehörige Begriffe wie elmagn. Feld, Ladungsdichte, Polarisation u Magnetisierung.

Nicht geprüft wird:     7     11

Thermodynamik/Statistik:

Grundwissen: Die Hauptsätze. Fundamentalrelation der Thermodynamik. Natürlich zugehörige Begriffe wie Zustands- und Prozessgrößen, Temperatur, Entropie. Letztere beiden sowohl phänomenologisch als auch statistisch.

Nicht geprüft wird: 24 Quantengase

Quantenmechanik:

Grundwissen: Schrödingergleichung, statistische Interpretation der Wellenfunktion, Zustandsreduktion. Operatoren f. Ort, Impuls, Energie. Stationäre Zustände u. stat. Schrödingergleichung. Warum Energiequantelung bei gebundenen Teilchen? Das Prinzip des Tunneleffekts.

Nicht geprüft wird: 15