EPC1 Molekülphysik und Festkörperphysik 1

Diese Kursvorlesung im 5. Semester des Bachelorstudiengangs gibt in den ersten etwa 8 Wochen eine Einführung in die Molekülphysik, insbesondere in die Spektroskopie der fundamentalen Anregung von Molekülen (Rotation, Vibration, elektronische Anregung). Im letzten Drittel werden Kristallgitter sowie Phononen und ihre Dispersion eingeführt.

Die Auswahl und Gewichtung der Themen folgt sehr stark dem in Bayreuth Üblichen. Ich danke an dieser Stelle insbesondere Jürgen Köhler und Anna Köhler, deren Vorlesungsskripte mir eine große Hilfe waren.

Neben dem Skript gibt es zu jedem Kapitel insgesamt circa eine Stunde 'Vorlesung' auf Video, in der ich mündlich durch den Text führe und dabei an den Rand kritzle. Ich habe den Eindruck, dass es mir beim Sprechen leichter fällt, die Dinge in einen Zusammenhang zu bringen als beim Schreiben, da ich mich traue, schlampiger zu sein. Zur Vorbereitung gab es dann noch ein online multiple-choice Quiz, sowie die Möglichkeit, jederzeit anonym Fragen zu stellen via frag.jetzt. Im Plenum (in Präsenz oder per Video-Konferenz) besprechen wir offene Fragen und diskutierten Aufgaben ähnlich zu Eric Mazur's ConcepTests. Schließlich gibt es die in der Physik üblichen Übungszettel und Kleingruppen-Übungen. Manche Übungsaufgaben und Beispiele benutzen Julia und Pluto.

Dieses Skript ist 'work in progress', und wahrscheinlich nie wirklich fertig. Ich danke allen Studierenden, die den Text und die Gleichungen aufmerksam gelesen haben, wodurch wir viele Fehler korrigieren konnten. Trotzdem wird es noch welche geben. Wenn Sie Fehler finden, sagen Sie es mir bitte. Die aktuellste Version des Vorlesungsskripts finden Sie auf github. Ich habe alles unter eine CC-BY-SA-Lizenz gestellt. In meinen Worten: Sie können damit machen, was Sie wollen. Wenn Sie Ihre Arbeit der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen, erwähnen Sie mich und verwenden Sie eine ähnliche Lizenz.

Der Text wurde mit der LaTeX-Klasse 'tufte-book' von Bil Kleb, Bill Wood und Kevin Godby gesetzt, die sich der Arbeit von Edward Tufte annähert. Ich habe viele der Modifikationen angewandt, die von Dirk Eddelbüttel im R-Paket 'tint' eingeführt wurden. Die Quelle ist vorerst LaTeX, nicht Markdown.

Skript zur Vorlesung

Latex & pdf, CC-BY-SA 4.0 (2022) doi, pdf, github, videos

Konzept der Veranstaltung

pdf, Video

Inhalt

I Theorie der molekularen Bindung

• 1  Die Valenzbindungstheorie und die Form von Molekülen
  
• 2  Molekülorbitaltheorie I – Das aller einfachste Molekül
  
• 3  Molekülorbitaltheorie II – Mehr Elektronen und mehr Kerne
  

II Spektroskopie von Molekülen

• 4  Überblick und makroskopische Beschreibung
  
• 5  Rotationsspektroskopie
  
• 6  Schwingungsspektroskopie im Infraroten
  
• 7  Raman-Streuung
  
• 8  Spektroskopie der elektronischen Übergänge
  

III Festkörperphysik I

• 9  Kristallgitter
  
• 10  Das reziproke Gitter
  
• 11  Phononen
  
• 12  Wärmekapazität der Phononen
  

Anhang

• A  Julia und Pluto
  
• B  Addition von Drehimpulsen
  
• C Fourier-Transformation