Lectures (L)/exercises (E)/seminars (S) or practical courses (P) with AQS

We offer the following modules in our department:

Optik, Atome & Quantenphänomene
Modulbeschreibung (S. 28)

Geometrische Optik:

- Reflexion, Brechung, Spiegel, Linsen, Prismen, Optische Instrumente, Dispersion, Abbildungsfehler

Wellenoptik:

- Huygenssches Prinzip, Beugung, Interferenz, Kohärenz, Interferometer,  Einzel- und Doppelspalt, Beugungsgitter

Experimentelle Grundlagen der Quantenstatistik:

- Photoeffekt, Schwarzkörperstrahlung, Photonengas, Plancksches Strahlungsgesetz, Rutherford-Streuung, Bohrsches Atommodell, Welle-Teilchen-Dualismus

Einführung in die Quantenmechanik:

- Wellenfunktion, Schrödinger-Gleichung, Quantenzustände, Potentialtopf, Tunneleffekt, Korrespondenzprinzip, Unschärferelation

Das Wasserstoffatom:

- Spektrallinien, Schrödinger-Gleichung, Orbitale, Kugelflächenfunktionen,  Drehimpulsquantisierung

Atome mit mehreren Elektronen:

- Spin und Stern-Gerlach-Versuch, Pauli-Prinzip, Hundsche Regeln, Systematik des Atombaus, Periodensystem, Atome in äußeren Feldern, Zeeman-Effekt, Paschen-Back-Effekt, Stark-Effekt, optische Übergänge, Auswahlregeln

Grundlagen der Quantenstatistik:

- Boltzmann-, Fermi-Dirac-, Bose-Einstein-Statistik, Bose-Einstein-Kondensation, Superfluidität, ultrakalte Quantengase

Komplexe Quantensysteme: Molekül-, Kern-, Teilchenphysik
Modulbeschreibung (S. 35)

Molekülphysik:

- Theorie der chemischen Bindung; Adiabatische Näherung; Orbitale (LCAO); Rotations- und Schwingungsspektroskopie (Raman, Brillouin); Franck-Condon-Prinzip

Kernphysik:

- Kerneigenschaften, Kernkräfte und Kernstrukturmodelle; Kernreaktionen und -zerfälle

Elementarteilchenphysik:

- Elementarteilchen, Prozesse, Symmetrien; Beschleuniger und Nachweismethoden; Starke, Elektromagnetische, Schwache Wechselwirkung

Festkörperphysik
Modulbeschreibung (S. 45)

Drude-Modell:

- Freies Elektronengas, Hall-Effekt, Frequenzabhängige Leitfähigkeit, Optische Eigenschaften

Kristalle:

- Chemische Bindungen in Festkörpern
- Kristallstrukturen
- Bravaisgitter und Reziprokes Gitter
- Beugungsmethoden

Gitterschwingungen:

- Klassische und Quantentheorie des Harmonischen Gitters
- Phononen, Zustandsdichte
- Thermische Eigenschaften
- Elastische Konstanten
- Spektroskopische Methoden

Leitungselektronen in Festkörpern:

- Blochsches Theorem
- Quasi-freies Elektronen Modell
- Bändermodell, Tight-Binding Modell
- Elektrische und Thermische Eigenschaften
- Magnetotransport-Phänomene
- Grundlagen der Halbleiterphysik und Supraleitung

Module description (p. 57)

The lecture covers the generation and application of ion beam techniques. In the area of ion implantation, the classical applications in the field of semiconductor technology are demonstrated and, at the same time, the fundamentals for understanding the application of ion beams for the generation of quantum mechanical systems are provided. Another focus of the lecture is to teach techniques of ion beam analysis.

Module description (p. 84)

The course covers the following fields:
- Interaction of an atom with a classical electromagnetic field & Rabi oscillations
- Lasers
- Nonlinear optics & sub-diffraction optical imaging techniques
- Photon statistics, photon antibunching & single-photon sources
- Coherent states & squeezed light
- Photon number states
- Atoms in cavities, photonics
- Entangled states & quantum teleportation
- Quantum cryptography
- Quantum sensing & quantum computing

Module description (p. 43)

The lecture gives an introduction to quantum technology, quantum computers and quantum sensors.
Topics:
Qubits, basics of a quantum computer, adiabatic quantum computer (D-WAVE), quantum error correction, quantum sensors, practical realisation.

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