Fragen zur Selbstkontrolle

Warum binden sich neutrale Atome zu Molekülen? Wodurch ist der Energiegewinn begründet?
Wie behandelt man das Problem der kovalenten Bindung des H2+-Ions (Ansatz, Näherungen)
Energieverlauf der bindendenden und antibindenden Zustände (was bedeutet bindend/antibindend überhaupt?).
Was hat das Pauli-Prinzip mit den elektronischen Wellenfunktionen des H2-Molekül zu tun?
Warum bilden sich Hybridorbitale?
Warum sind Graphit und Diamant so unterschiedlich?

Welche inneren Freiheitsgrade besitzen Moleküle und welche Energien benötigt man, um diese jeweils anzuregen?
Wie sind die Rotationsenergien quantisiert? Welche Übergänge sind erlaubt und warum?
Wie wechselwirkt elektromagnetische Strahlung mit Molekülen?
Welche Photonenenergie bzw. Frequenzen benötigt man zur Untersuchung von Rotationsübergängen?
Wie misst man Trägheitsmomente von Molekülen?
Kann man die Trägheitsmomente eines linearen Moleküls entlang aller Hauptachsen messen?
Warum nimmt die Intensität der Linien in Rotationsspektren mit der Quantenzahl J erst zu und dann ab?
Wie kann man molkulare Schwingungen beschreiben (Quantenzahlen?)
Warum sind Änderungen der Schwingungszustände in der Regel mit Änderungen der Rotationszustände verbunden?
Wie sehen typische Rotationsschwingungsspektren aus?
Welche Schwingungen gibt es bei CO2? Welche bei H2O udn warum ist die Anzahl der Moden unterschiedlich?
Was ist Raman-Streuung?
Was sind Stokes- und Anti-Stokes-Linien? Welche davon ist intensiver und warum?
Was ist die Rayleigh-Linie?
Warum gibt es Virbrations-Raman-Linien?
Warum gibt es Rotations-Raman-Linien?
Was ist der fundamentale Unterschied zwischen IR- und Raman-Spektroskopie?
Erklären Sie das Franck-Condon-Prinzip.
Wie ist das Arbeitsprinzip eines Fourier-Transform-IR-Spektrometer?

Warum organisieren sich Atome/Moleküle zu Festkörpern?
Welches sind die wichtigsten Bindungstypen und wie stark sind die Bindungsenergien?
Was ist das physikalische Prinzip, auf dem die jeweiligen Bindungstypen beruhen?
Wie lässt sich das Bindungspotential z.B. modellieren?
Was ist die Madelungenergie?

Welche Konsequenzen ergeben sich aus den jeweiligen Bindungstypern für die jeweiligen Festkörper?
Was ist ein Kristall?
Bravaisgitter?
Welche Symmetrien kann oder muss ein Kristall haben?
Was ist eine Punktgruppe?
Welche Rotationssymmetrien sind in Kristallen erlaubt? Warum?
Was ist ein Quasi-Kristall?
Wieviele Raumgruppen gibt es und warum sind das so wenige?

Mit welchen Teilchen kann man Diffraktionsexperimente an Kristallen durchführen?
Vor- und Nachteile der jeweiligen Strahlungsarten?
Bragg-Gesetz?
Laue-Bedingung?
Was ist das reziproke Gitter?
Welche wichtigen Eigenschaften hat es?
Was ist eine Brillouin-Zone (BZ)
Wie definiert man Ebenen und Richtungen im Kristall und was hat das mit dem rezipraken Gitter zu tun?
Wozu braucht man das reziproke Gitter eigentlich?
Wie lässt sich die Laue-Bedingung geometrisch darstellen und lösen?
Laue-Methode?
Drehkristallmethode?
Debye-Scherrer-Methode?
Welche Methode würden Sie zu welchem Zweck wählen?
Erzeugung von Röntgenstrahlen?
Nachweis von Röntgenstrahlen?

Welche Näherungen macht man im Fall einer "linearen Kette" von Atomen?
Warum lassen sich "Gittereigenschaften" und "Elektronische Eigenschaften" von Kristallen separat diskutieren?
Wie stellt man die Bewegungsgleichung von Atomen in einer Kette auf?
Wie lautet die Dispersionsrelation? Zeichnen! Welche besonderen Eigenschaften hat die Dispersion (und was ist eine Dispersion überhaupt)?
Was ändert sich im Fall einer 2-atomigen Basis?
Was sind Phononen?
Was ist die grundlegende Idee beim Quasi-Teilchen-Konzept?
Was hat die Phononendispersion mit der Schallgeschindigkeit zu tun?
Wie gross sind Schallgeschwindigkeiten in Festkörpern?
Und typische Phononenergien am Rand der BZ?
Wie misst man experimentell Phonenendispersionen?
Was sind die Nachteile bei Verwendung von Photonen?
Was ist die Zustandsdichte? Wie berechnet man sie und wozu ist diese Größe gut?
Skizzieren Sie die Wärmekapazität des Gitters und erklären Sie den Verlauf? Wie berechnet man sie?
Und wie misst man sie?
Was sind "gute" Näherungen bei der Berechnung der Wärmekapazität? Was heisst eigentlich "gut" in Bezug auf die verschiedenen Phononenzweige?
Welche physikalische Bedeutung hat die Debye-Temperatur? Wie gross sind typische Debye-Temperaturen in Festkörpern?
Was sind die wichtigsten Annahmen des Einstein-Modells für Phononen?
Was
Wie lauten die Definition und die Grundgleichung der Wärmeleitung?
Skizzieren Sie die Wärmeleitung des Gitters und erklären Sie den Verlauf anhand grundlegender Prinzipien.
Was sind Normal- und Umklapp-Prozesse und wie wichtig sind sie für die Wärmeleitung in Gittern?

Was unterscheidet Fermionen und Bosonen?
Was ist die Fermikugel? Fermienergie? Fermi-Wellenvektor?
Wie gross sind typische Fermieenergien in Metallen?
Was sind die Grundannahmen des Modell des freien Elektronengases? Welche Gleichung muss man lösen, wie sieht das Potential aus, und welchen Ansatz kann man wählen?
Wie sind die Ergebnisse (Energie und Wellenfunktionen)?
Welche Bedeutung haben die jeweiligen Randbedingungen?
Wie lautet die Zustandsdichte im freien Elektronengas in 3D?
Was ändert sich in 1D und 2D und warum?
Skizzieren Sie die Wärmekapazität freier Elektronen und erklären Sie sie.
Was ändert sich im periodischen Potential im Vergleich zu freien Elektronen?
Was sind Bloch-Elektronen?
Was ist das Modell des "leeren Gitters" und wie sehen die Lösungen (Energie vs Wellenzahl) aus?
Was ändert sich bei endlichem (weiterhin periodischem) Potential?
Erklären Sie die an den Rändern der BZ auftretenden Aufspaltungen der Bänder.
Was ist überhaupt ein Band?
Wie bestimmt man experimentell die Bandstruktur?
Was unterscheidet Metalle, Isolatoren und Halbmetalle?
Beschleunigungstheorem?
Was ist die effektive Masse? Skizzieren sie m* für ein einfaches Metall (am besten E vs k, v vs. k, m* vs k).
Warum kann m* negativ werden? Ist das nicht völliger Unsinn?
Wie lautet das Ohmsche Gesetz?
Welche Elektronen in einfachen Metallen sind für Transport- und Streuprozesse relevant?
Was passiert im elektrischen Feld mit der Fermikugel?
Welches sind die wichtigsten Streuoprozesse, die die Fermikugel im k-Raum zum Stillstand bringen?
Skizzieren Sie die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes einfacher Metalle und erklären Sie den Verlauf.
Erklären Sie die Wärmeleitfähigkeit einfacher Metalle.
Wie lautet das Wiedemann-Franz-Gesetz? Warum gilt es (manchmal) und wann gilt es nicht?

Was ist ein Supraleiter?
Warum schweben SL manchmal?
Was unterscheidet SL 1. und 2. Art? Skizzieren Sie z.B. Magnetisierung vs. Magnetfeld und/oder magnetische Flussdichte im Inneren eines SL.
Was ist ein Flussschlauch/Vortex in einem SL? Wann können diese auftreten?
Und warum?
Was ist die 1. London-Gleichung, woher kommt sie und was sagt sie aus?
Was ist die 2. London-Gleichung, woher kommt sie und was sagt sie aus?
Skizzieren Sie den Verlauf der magnetischen Flussdichte beim Übergang zwischen Normal- und Supraleiter? Welches ist die charakteristische Längenskala?
Wie schirmt ein SL Magnetfelder ab?