135.045 Introduction to quantum electrodynamics
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2022S, VO, 2.0h, 3.0EC
TUWEL

LVA-Bewertung

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VO Vorlesung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage...

  • die Klein-Gordon-Gleichung und die Dirac-Gleichung aus der Schrödinger-Gleichung abzuleiten,
  • Ausdrücke mit Dirac-Matrizen zu lösen,
  • allgemeine Lorentz-Transformationen auf Spinoren anzuwenden,
  • Lösungen der Dirac-Gleichung anzugeben,
  • das Kleinsche Paradox zu erklären,
  • die Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Feld zu erläutern,
  • die Ableitung der Pauli-Gleichung zusammenzufassen,
  • die Foldy-Wouthuysen Transformation zu beschreiben,
  • die Herleitung der Energieniveaus des Wasserstoffatoms zu skizzieren,
  • die Feinstruktur sowie andere Korrekturen aufzuzählen,
  • die Quantisierung freier Felder (Skalarfeld, Dirac-Feld, elektromagnetisches Feld) zu beschreiben,
  • den Gupta-Bleuler-Formalismus zu erläutern,
  • den Casimir-Effekt zu beschreiben,
  • grundlegende Aspekte der Störungstheorie (Interaktionsbild, S-Matrix, LSZ-Reduktionsformel, Wick-Theorem)  zusammenzufassen,
  • Feynman-Diagramme zu erklären und zu zeichnen,
  • die Feynman-Regeln aufzuzählen und auf Diagramme anzuwenden,
  • die Divergenzen von Strahlungskorrekturen (Selbstenergie des Elektrons, Vakuumpolarisation) abzuschätzen,
  • Möglichkeiten der Regularisierung aufzuzählen,
  • die dimensionale Regularisierung zusammenzufassen,
  • Renormierungsschemen zu präsentieren,
  • das anomale magnetische Moment des Elektrons zu beschreiben,
  • die Lamb-Verschiebung zu beschreiben,
  • die Infrarot-Problematik und den Bloch-Nordsieck-Mechanismus zu skizzieren.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Dirac-Gleichung; Wechselwirkung mit elektromagnetischem Feld; Lorentz-Transformationen; Wasserstoffatom-Feinstruktur; Quantisierung freier Felder; Gupta-Bleuler-Formalismus; Casimir-Effekt; Störungstheorie; Feynman-Regeln; Strahlungskorrekturen; dimensionale Regularisierung; Renormierung; anomales magnetisches Moment des Elektron; Lamb-Verschiebung; Infrarot-Problematik und Bloch-Nordsieck-Mechanismus

Methoden

Tafelvortrag basierend auf dem Skriptum von Prof. Rebhan.

Freiwillige Übungsbeispiele sollen helfen, den Stoff aktiv anwenden zu können.

Flipped classroom: Der Lehrinhalt wird in aufgezeichneten Vorlesungen zur Verfügung gestellt. Vertiefende Beispiele sowie Fragen zum Stoff sind im TUWEL-Forum sowie in den Vorlesungseinheiten vor Ort möglich.

Prüfungsmodus

Schriftlich und Mündlich

Weitere Informationen

LV wird in englischer Sprache gehalten.

Beginn der ersten Einheit um 10:15. Die erste Einheit findet vor Ort statt.

2022S: Die Vorlesung wird in geblockter Form abgehalten (je zwei Einheiten pro Woche), und endet dafür schon Mitte Mai.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mo.10:00 - 12:0007.03.2022 - 27.06.2022Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Do.12:00 - 14:0017.03.2022Sem.R. DB gelb 05 A Introduction to quantum electrodynamics
Introduction to quantum electrodynamics - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Mo.07.03.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.14.03.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Do.17.03.202212:00 - 14:00Sem.R. DB gelb 05 A Introduction to quantum electrodynamics
Mo.21.03.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.28.03.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.04.04.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.25.04.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.02.05.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.09.05.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.16.05.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.23.05.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.30.05.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.13.06.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.20.06.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics
Mo.27.06.202210:00 - 12:00Sem.R. DB gelb 10 Introduction to quantum electrodynamics

Leistungsnachweis

Schriftliche Prüfung am Ende des Semesters oder mündliche Prüfung nach Vereinbarung.

2022S: Die schriftliche Prüfung wird vor Ort (oder via Zoom falls erforderlich) am 16. Mai 2022 stattfinden.

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Mo.10:00 - 12:0026.09.2022FH Hörsaal 7 - GEO schriftlich02.05.2022 12:00 - 25.09.2022 23:59in TISSExam

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
28.01.2022 12:00 27.03.2022 12:00 26.06.2022 12:00

Anmeldemodalitäten

Anmeldung erfolgt über TISS. (Die Anmeldung ist unverbindlich, und führt nicht zur automatischen Ausstellung eines Zeugnisses.)

Curricula

Literatur

Ein Skriptum zur Lehrveranstaltung ist beim Vortragenden erhältlich:

  • A. Rebhan: Einführung in die Quantenelektrodynamik: PDF
    (Erhältlich in Spiralbindung beim Vortragenden um 5 €)

Weitere Literatur:

  • Bjorken/Drell: Relativistische Quantenmechanik
  • Itzykson/Zuber: Quantum Field Theory

Vorkenntnisse

Hauptvorlesung Elektrodynamik I und Quantentheorie I.

Sprache

Englisch