Priv.-Doz. Dr. habil. Veronika Eyring

Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt (DLR)
DLR-Institut fuer Physik der Atmosphaere 
Oberpfaffenhofen, D-82234 Wessling, Germany 
Phone:    +49-8153-28-2533 
Fax.:       +49-8153-28-1841 
email: Veronika Eyring
http://www.pa.op.dlr.de/~VeronikaEyring/

  
Höhere Experimentalphysik: Molekülphysik
Sommersemester 2005, Universität Bremen 

Dozentin Molekülphysik:   
                
Dr. Veronika Eyring, DLR - Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, email: Veronika Eyring 

Vorlesungsbeginn:  20. Mai 2005 Vorlesungsende:  01. Juli 2005

Ort und Zeit:           2 SWS Do von 15:00 - 16:45    NW1 H3 (W0040/50)
                               
2 SWS Fr  von  10:15 - 11:45    NW1 H3 (W0040/50)

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Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung in die Molekülphysik (pdf-file Vorlesungsskript)
            1.1. Einleitung in die Molekülphysik
            1.2. Allgemeine Eigenschaften von Molekülen
                        1.2.1. Größe der Moleküle
                        1.2.2. Form der Moleküle, Molekülstruktur
                        1.2.3. Spezifische Molwärme von Molekülen
            1.3. Moleküle in elektrischen und magnetischen Feldern
                        1.3.1. Dielektrische Eigenschaften
                        1.3.2. Magnetische Eigenschaften
 
2. Chemische Bindung (pdf-file Vorlesungsskript)
            2.1. Review Quantenmechanik
                        2.1.1. Schrödinger Gleichung
                        2.1.2. Wasserstoffatom
                        2.1.3. Born-Oppenheimer Näherung
                        2.2.4. Molekülorbitaltheorie (LCAO)
            2.2. Heteropolare und homöopolare Bindung
            2.3. Das Wasserstoffmolekülion H2+
            2.4. Das Wasserstoffmolekül H2
            2.5. Hybridisierung
 
3. Symmetrie: Teil 1 (pdf-file Vorlesungsskript)
            3.1. Einleitung
            3.2. Symmetrie von Molekülen
            3.3. Symmetrie-Elemente und -Operationen
            3.4. Begriff der Gruppe
            3.5. Klassifizierung der Moleküle nach der Symmetrie
            3.6. Mulliken-Symbole
            3.7. Brücken zur Anwendung
 
4. Symmetrie: Teil 2  (pdf-file Vorlesungsskript)
            4.1. Auswirkung von Symmetrieoperationen auf Wellenfunktionen
            4.2. Hückel-Theorie
            4.3. Die Energie der p-Elektronen
            4.4. Slater-Determinante
            4.5. Wellenfunktion beim Ethylen, Parität
            4.6. Ein Beispiel: das H2O-Molekül (siehe Übungen)
 
5. Mehrelektronensystem (pdf-file Vorlesungsskript)
            5.1. Hamilton-Operator und Schrödingergleichung
            5.2. Slater-Determinante
            5.3. Hartree-Fock-Gleichung
            5.4. Korrelationsenergie
                        6.4.1. Koopman's Theorem

                        6.4.2. Zweite Quantisierung
 
6. Molekülspektroskopie (pdf-file Vorlesungsskript)
            6.1. Spektralbereiche
            6.2. Molekülbewegungen
            6.3. Überblick über die spektroskopischen Methoden (Einführung)
 
7. Rotationsspektren (pdf-file Vorlesungsskript)
            7.1. Einführung Molekülbewegungen
            7.2. Mikrowellenspektroskopie                      
            7.3. Starrer Rotator (Hantel-Modell)              
            7.4. Nichtstarrer Rotator                    
            7.5. Mehratomige Moleküle
 
8. Schwingungsspektren (pdf-file Vorlesungsskript)

            8.1. Harmonischer Oszillator
            8.2. Anharmonischer Oszillator
            8.3. Infrarot-Spektroskopie
            8.4. Rotierender Oszillator (Rotations-Schwingungsspektren)
            8.5. Schwingungen mehratomiger Moleküle
     
9. Wechselwirkungen zwischen Molekülen und Licht  (pdf-file Vorlesungsskript)
            9.1. Einleitung elektromagnetisches Spektrum
            9.2. Einleitung Wechselwirkung Moleküle und Licht
            9.3. Absorption von Licht
            9.4. Strahlungslose Prozesse
            9.5. Emission von Licht
            9.6. Kalte Moleküle
            9.7. Zeitabhängige Störungstheorie
            9.8. Spontane und induzierte Emission
 

10. Raman-Spektren (pdf-file Vorlesungsskript)
            10.1. Wiederholung: Schwingungs- und Rotationsspektren
            10.2. Raman-Effekt
            10.2. Schwingungs--Raman-Spektren
            10.3. Rotations-Raman-Spektren
            10.4. Rotations-Schwingungs-Raman-Spektren
 
11. Elektronen-Zustände und Spektren von Molekülen (pdf-file Vorlesungsskript)
            11.1. Allgemeines                   
            11.2. Einelektronenzustände zweiatomige Moleküle
            11.3. Mehrelektronenzustände und Gesamtenergie von zweiatomigen Molekülen

            11.4. Elektronenspektren von Molekülen
                        11.4.1. Rotationsstruktur der Banden
                        11.4.2. Die Schwingungsstruktur eines Bandensystems (Franck-Condon-Prinzip)
 
12. Kernmagnetische Resonanz (NMR) (pdf-file Vorlesungsskript)
            12.1. Grundlagen der Kernspinresonanz
            12.2. Chemische Verschiebung
            12.3. Funktionsweise NMR
            12.4. Dynamische Prozesse, Relaxationszeiten
            12.5. Bildgebende Verfahren

13. Molekülspektroskopie in der Atmosphärenphysik (Vorlesung basierend auf "Optcial Remote Sensing", Dr. Andreas Richter)
            13.1. Strahlungstransfer in der Atmosphäre
            13.2. Optische Spektroskopie

            13.3. Dobson-Spektrometer
            13.4  TOMS
            13.5. GOME und SCIAMACHY
            13.6. Lidar

14. Zusammenfassung (pdf-file Vorlesungsskript)


Literatur:

         H. Haken - H.C. Wolf: Molekülphysik und Quantenchemie: Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen,
Springer Verlag, Heidelberg,
ISBN: 3-540-43551-4,  Reihe: Springer-Lehrbuch

         K.H. Gericke, Physikalische Chemie: Molekülspektroskopie und Quantenchemie, Online-Skript, http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC4/pc4.pdf

         D. Freude, Vorlesung Molekülphysik, Online-Skript, http://ingo.exphysik.uni-leipzig.de/freude_mol.html

         D. Freude, Vorlesung Spektroskopie, Online-Skript, http://ingo.exphysik.uni-leipzig.de/freude_spec_skripte.html

         K. H. Hellwege: Einführung in die Physik der Molekülen, Heidelberger Taschenbücher, Springer Verlag, Heidelberg

         F. Engelke: Aufbau der Moleküle, Teubner Studienbücher Physik/ Chemie, B.G. Teubner, Stuttgart

         P. W. Atkins: Physikalische Chemie, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim

         J. M. Hollas: Die Symmetrie von Molekülen, de Gruyter Lehrbuch, Walter de Gruyter, Berlin, New York

         A. Lösche: Molekülphysik, Akademie-Verlag, Berlin

         H.-D. Försterling und H. Kuhn: Moleküle und Molekülanhäufungen, Springer Verlag, Heidelberg

         G.M. Barrow: Physikalische Chemie, Vieweg Verlag, Braunschweig

         G. W. King: Spectroscopy and Molecular Structure, Holt, Rinehardt and Winston, New York

         J. I. Steinfeld: Molecules and Radiation, The MIT Press Cambridge, Massachusetts

         G. Herzberg: Molecular Spectra and Molecular Structure, Van Norstrand, New York

         M. Weissbluth: Atoms and Molecules, Academic Press, New York, San Francisco, London

         P. R. Bunker: Molecular Symmetry and Spectroscopy, Academic Press, New York, San Francisco, London

         C. N. Banwell and E.M. McCash: Fundamentals of Molecular Spectroscopy, McGraw-Hill Book Company,  London


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