[WiSe 2025/26] Höhere Atomphysik

Höhere Atomphysik

Dozent: Dr. Florian Trinter
Studiengang: Physik (B.Sc. / M.Sc.)
Vorlesungszeiten: Dienstag, 10:15–11:45 Uhr
Ort: ER 325 (Präsenzveranstaltung)
Start: 21.10.2025

Modulstruktur und Anrechnung

Dieses Modul kann wahlweise

  • (i) einzeln als Wahlfach (3 ECTS, 2 SWS) belegt werden oder

  • (ii) zusammen mit dem Modul Attosekundenphysik (9 ECTS, 6 SWS, experimentelles Wahlpflichtfach, angeboten im Sommersemester) als kombiniertes experimentelles Wahlpflichtfach Höhere Atom- und Molekülphysik (insgesamt 12 ECTS, 8 SWS) absolviert werden.

Inhalt

In der Vorlesung werden die Konzepte der modernen Atom- und Molekülphysik vertieft, mit Fokus auf den physikalischen Mechanismen, die der Wechselwirkung von Licht und Materie zugrunde liegen, sowie auf elektronischen Zerfallsprozessen. Ziel ist es, ein vertieftes Verständnis der grundlegenden Prinzipien zu vermitteln, die aktuellen Forschungsfeldern und experimentellen Methoden zugrunde liegen.

Behandelte Themen:

I. Grundlagen: Das Photon und seine Eigenschaften

  • Photon als elektromagnetische Welle und als Teilchen

  • Spin-1-Teilchen und Polarisation

  • Zusammenhang zwischen Spin, Polarisation und elektromagnetischem Feld

II. Wechselwirkung von Licht und Materie

A. Allgemeine Prozesse und atomare Photoionisation

  • Prozesse der Licht-Materie-Wechselwirkung in Abhängigkeit von der Wellenlänge

  • Zeitlicher Ablauf der Photoemission (Wigner-Delay, Wigner-Phase)

  • Auswahlregeln, Dipolnäherung und Dipolmoment

  • Bedingungen für erlaubte Übergänge

B. Moleküle und deren quantenmechanische Beschreibung

  • Superposition atomarer Zustände und LCAO-Modell

  • Homonukleare vs. heteronukleare Moleküle

  • Korrelationsdiagramme, Potentialkurven und Vibrationen

  • Born-Oppenheimer-Näherung, Franck-Condon-Prinzip, Reflection-Approximation

  • Spezialthemen: Coulomb-Explosion-Imaging, Quantenhalos (z. B. He-Dimer)

C. Photoionisation von Molekülen

  • Übergangswahrscheinlichkeit und Franck-Condon-Faktor

  • Interpretation von Photoelektronenspektren

  • Emissionswinkelverteilungen und β-Parameter

  • Non-Dipol-Effekte, Shakeup-Prozesse

  • Einfluss der Molekülorientierung im Raum

III. Elektronische Zerfallsprozesse

  • Auger-Zerfall: Prozessbeschreibung, Linienform, PCI, Recapture/Reemission, Molekülspezifika

  • Interatomic Coulombic Decay (ICD): Direct/Exchange-Term, Dynamik, ETMD, FRET, Penning-Ionisation, ICEC

  • Zeitabhängige Überlagerung stationärer Zustände und quantenmechanische Bewegung

Hinweis zur Prüfung

Das Hauptziel der Prüfung ist es, das grundlegende Verständnis und die physikalische Anschauung der behandelten Phänomene zu überprüfen.
Bei Gleichungen liegt der Fokus darauf, die physikalische Bedeutung der Terme zu erläutern, nicht auf dem Auswendiglernen vollständiger Formeln.

Für Rückfragen zum Prüfungsformat oder zu einzelnen Themenbereichen wenden Sie sich bitte per E-Mail:

trinter@fhi-berlin.mpg.de