Veranstaltung: Quantenmechanik und Statistik

Nummer:
141265
Lehrform:
Vorlesung und Übungen
Medienform:
rechnerbasierte Präsentation, Tafelanschrieb
Verantwortlicher:
Prof. Dr. Martin R. Hofmann
Dozent:
Prof. Dr. Martin R. Hofmann (ETIT)
Sprache:
Deutsch
SWS:
3
LP:
3
Angeboten im:
Sommersemester

Termine im Sommersemester

  • Beginn: Montag den 09.04.2018
  • Vorlesung Montags: ab 10:15 bis 11.45 Uhr im ID 04/445
  • Übung (alternativ) Montags: ab 12:15 bis 13.00 Uhr im ID 04/445
  • Übung (alternativ) Montags: ab 12:15 bis 13.00 Uhr im ID 04/401

Prüfung

Schriftliche Prüfung am 08.03.2018

Dauer: 90min
Prüfungsanmeldung: FlexNow
Beginn: 09:30

Raum:

ID 03/445: Alle Studierenden

Ziele

Die Studierenden haben die grundlegenden quantenmechanischen (Schrödinger- Gleichung, Wellenfunktionen, Unschärferelation) und thermodynamischen (thermodynamische Hauptsätze, Entropie, Verteilungsfunktionen) Konzepte sowie deren Berechnung erlernt.

Inhalt

Moderne elektronische und optoelektronische Bauelemente zeichnen sich durch immer stärkere Miniaturisierung bis hinunter in den Nanometer-Bereich aus. So bestehen beispielsweise Halbleiterlaser, wie sie in DVD-Spielern, oder in der Telekommunikation eingesetzt werden, aus komplexen Schichtstrukturen, wobei die einzelnen Schichten nur wenige Nanometer dick sind. Zwingt man Elektronen in solch dünne Schichten, so treten Effekte auf, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik beruhen und die Bauelementeigenschaften maßgeblich beeinflussen. Mit anderen Worten: die Funktion moderner Halbleiter-Bauelemente beruht ganz wesentlich auf quantenmechanischen Prinzipien, und lässt sich mit klassischen physikalischen Beschreibungen nicht mehr verstehen. Die Vorlesung behandelt die Grundlagen quantenmechanischer Beschreibungsweisen, sowie der statistischen Thermodynamik. Sie führt Begriffe wie die Schrödinger-Gleichung, Wellenfunktionen und Erwartungswerte ein, und skizziert die Lösung quantenmechanischer Probleme anhand einfacher Beispiele (z.B. Elektron im Potentialkasten). Darüber hinaus werden Konzepte und Begriffe der statistischen Thermodynamik (Besetzungsstatistiken, Entropie, thermodynamische Hauptsätze) behandelt, die zum Verständnis wichtiger Materialeigenschaften (z.B. Leitfähigkeit von Halbleitern) erforderlich sind.

Voraussetzungen

keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Ingenieurmathematik

Literatur

  1. Lindsay, Peter A. "Einführung in die Quantenmechanik für Elektroingenieure", Oldenbourg, 1975
  2. Schultz, Walter "Einführung in die Quantenmechanik/Skriptum für Elektrotechniker", Vieweg, 1969
  3. Singh, Jasprit "Quantum Mechanics: Fundamentals and Applications to Technology", Wiley & Sons, 1996