Quantenmechanik molekularer Systeme

Worum geht's

In dem Modul lernst Du quantenmechanische Modelle auf molekulare Systeme anzuwenden, um Zustände und Übergänge zu beschreiben. Am Ende kannst Du beispielsweise Pi-Elektronensysteme, harmonische und anharmonische Schwingungen, Born–Oppenheimer‑Trennung sowie einfache Vielelektronenbeschreibungen und Übergangs‑Raten für optische Prozesse analysieren.

Was du danach kannst

• Pi-Elektronensysteme konjugierter Moleküle im Modell freier Elektronen beschreiben
• Hamiltonoperator des harmonischen Oszillators mit Leiteroperatoren formulieren und die zeitunabhängige Schrödingergleichung lösen
• anharmonische Effekte störungstheoretisch beschreiben
• lokalisierte Wellenpakete für freie Teilchen und im harmonischen Potential bestimmen
• Hamiltonoperator für molekulare Systeme aufstellen und die Born–Oppenheimer‑Näherung anwenden
• Grundzustand eines Vielelektronensystems mit einer Slater‑Determinante beschreiben
• moderne Elektronenstrukturrechnungen beschreiben
• quasiklassische Näherung auf molekulare Übergänge anwenden und den Landau–Zener‑Ausdruck herleiten
• Ratenausdruck für Übergänge in ein Kontinuum (Fermis Goldene Regel) ableiten und auf optische Übergänge anwenden
• optische Spektren großer Moleküle im Rahmen der Elektron‑Schwingungs‑Wechselwirkung interpretieren

Aus was das Modul besteht

• VorlesungErklärung der mathematischen Methoden, Herleitung wichtiger Ergebnisse, Visualisierung mit Grafiken und Beispielprogrammen, Vergleich mit Literaturbefunden
• Übungdetaillierte Diskussion von Herleitungen und Übungsbeispiele zur Anwendung des Gelernten

Lehrmethode

• Tafelanschrieb/Beamer/Skriptzur Darstellung und Herleitung der theoretischen Ergebnisse
• Grafiken und Beispielprogrammezur Veranschaulichung funktionaler Zusammenhänge
• Computerpräsentationenzum Vergleich theoretischer Ergebnisse mit experimentellen Resultaten aus der Literatur
• Interaktive Appletszur selbständigen Visualisierung und Untersuchung parameterabhängiger Zusammenhänge
• Übungsaufgabenzum Einüben und Nachvollziehen der Ableitungen und Anwendungen