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Physik: [3] Atome, Atomkerne, Elementarteilchen : mit 30 Tabellen

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Hänsel, Horst (VerfasserIn), Neumann, Werner (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Heidelberg [u.a.] Spektrum, Akad. Verl. 1995
Schriftenreihe:	Spektrum-Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	742 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3827410363 3860253131

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adam_text	INHALT 1 DAS DISKRETE ENERGIESPEKTRUM DES HARMONISCHEN OSZILLATORS . 15 1.1 KIRCHHOFFSCHES GESETZ FUER DIE STRAHLUNG DES SCHWARZEN KOERPERS . 15 1.2 KLASSISCHE ANSAETZE ZUR HERLEITUNG EINES STRAHLENGESETZES FUER DEN SCHWARZEN KOERPER . 19 1.3 PLANCKSCHES STRAHLUNGSGESETZ . 24 1.4 AUFGABEN . 29 2 GRENZEN DES KLASSISCHEN WELLENMODELLS UND DES KLASSISCHEN TEILCHENMODELLS . 30 2.1 DUALISMUS DES LICHTES . 31 2.1.1 LICHT ALS ELEKTROMAGNETISCHE WELLE . 31 2.1.2 QUANTENCHARAKTER DES LICHTES . 34 2.1.2.1 EXPERIMENTELLE BELEGE FUER DEN QUANTENCHARAKTER DES LICHTES . 34 2.1.2.1.1 AEUSSERER LICHTELEKTRISCHER EFFEKT . 35 2.1.2.1.2 STOKESSCHE REGEL DER FLUORESZENZ . 36 2.1.2.1.3 KURZWELLIGE GRENZE DER ROENTGEN-BREMSSTRAHLUNG . 36 2.1.2.2 DAS PHOTON . 37 2.1.2.3 COMPTON-EFFEKT . 40 2.1.2.4 KOMPLEMENTARITAET VON WELLEN-UND TEILCHENEIGENSCHAFTEN . 43 2.2 DUALISMUS DER STOFFLICHEN MATERIE . 45 2.2.1 ATOMISTIK DER STOFFLICHEN MATERIE . 45 2.2.1.1 ZUM NACHWEIS DER EXISTENZ DER ATOME . 45 2.2.1.2 MASSE UND GROESSE VON ATOMEN . 47 2.2.1.3 PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE . 50 2.2.1.4 ISOTOPIE . 54 2.2.1.4.1 EINIGE VERFAHREN ZUM NACHWEIS UND ZUR TRENNUNG VON ISOTOPEN . 57 2.2.1.4.1.1 MASSENSPEKTROGRAF, MASSENTRENNER . 58 2.2.1.4.1.2 ULTRAZENTRIFUGE . 63 2.2.1.4.1.3 DIFFUSIONSVERFAHREN . 63 2.2.1.4.1.4 ELEKTROLYSE, CHEMISCHE AUSTAUSCHREAKTIONEN . 64 2.2.1.5 ATOMISTIK DER ELEKTRIZITAET . 65 2.2.2 DE BROGLIESCHE BEZIEHUNG . 66 2.2.3 GRENZEN DES KLASSISCHEN BEGRIFFSSYSTEMS . 70 2.3 AUFGABEN . 76 INHALT 3 AUFBAU DER ATOME AUS ATOMKERN UND ATOMHUELLE . 77 3.1 IONISATION UND DISSOZIATION . 77 3.2 STREUVERSUCHE . 79 3.2.1 STREUVERSUCHE VON L ENARD . 79 3.2.2 STREUVERSUCHE VON R UTHERFORD . 79 3.3 AUFGABEN . 86 4 ENERGIEZUSTAENDE DER ATOME . 88 4.1 ZUR KLASSIFIKATION DER SPEKTREN . 88 4.1.1 EMISSIONS-UND ABSORPTIONSSPEKTREN . 88 4.1.2 KONTINUIERLICHE SPEKTREN, DISKRETE SPEKTREN . 89 4.2 ANREGUNG VON ATOMEN . 90 4.2.1 OPTISCHE ANREGUNG . 90 4.2.2 MECHANISCHE ANREGUNG, ELEKTRONENSTOSSVERSUCH VON F RANCK UND H ERTZ . 91 4.2.3 THERMISCHE ANREGUNG . 93 4.2.4 SPONTANE EMISSION, MITTLERE LEBENSDAUER VON ATOMEN IN ANGEREGTEN ZUSTAENDEN . 94 4.2.5 LONISATIONSENERGIE . 97 4.3 SPEKTRUM DES WASSERSTOFFS UND SPEKTREN DER WASSERSTOFFAHNLICHEN IONEN . 98 4.3.1 SPEKTRUM DES WASSERSTOFFS . 98 4.3.1.1 RESONANZFLUORESZENZ, RESONANZLINIEN . 103 4.3.2 SPEKTREN DER WASSERSTOFFAEHNLICHEN IONEN . 105 4.4 AUFGABEN . 107 5 MODELLVORSTELLUNGEN DER ATOMPHYSIK . 108 5.1 RUTHERFORDSCHES ATOMMODELL . 108 5.2 BOHRSCHES ATOMMODELL . 109 5.2.1 BOHRSCHE POSTULATE . 109 5.2.2 INTERPRETATIONDESWASSERSTOFFSPEKTRUMS . 110 5.2.3 GRENZEN DER BOHRSCHEN THEORIE . 115 5.3 GRUNDLAGEN DER QUANTENMECHANIK . 117 5.3.1 MATERIEWELLEN . 117 5.3.1.1 SCHROEDINGER-GLEICHUNG . 117 5.3.1.2 ZUR INTERPRETATION DER ZUSTANDSFUNKTION . 121 5.3.1.3 ENERGIEEIGENWERTGLEICHUNG, ENERGIEEIGENWERTE, EIGENFUNKTIONEN . 125 5.3.2 ENERGIE-, IMPULS UND HAMILTON-OPERATOR . 128 5.3.3 ERWARTUNGSWERTE . 131 5.3.4 QUANTENMECHANISCHE BEWEGUNGSGLEICHUNG . 136 5.3.5 VERTAUSCHUNGSRELATIONEN, HEISENBERGSCHE UNSCHAERFERELATION . . . 138 5.3.6 ZUM AXIOMENSYSTEM DER QUANTENMECHANIK . 143 5.3.7 ANWENDUNGEN . 147 5.3.7.1 EIGENWERTSPEKTRUM DES ORTS-UND DES IMPULSOPERATORS . 148 5.3.7.2 WECHSELWIRKUNGSFREIES MIKROPHYSIKALISCHES OBJEKT . 151 5.3.7.3 LINEARER HARMONISCHER OSZILLATOR . 152 5.3.7.4 ELEKTRON IM COULOMB-FELD EINES ATOMKERNES . 157 INHALT 53.7.5 ROTATOR UND ROTATIONSSPEKTRUM . 165 53.7.6 TURMEIEFFEKT . 169 5.4 AUFGABEN . 179 6 DREHIMPULS UND MAGNETISCHES MOMENT . 180 6.1 DREHIMPULS VON MIKROOBJEKTEN . 180 6.1.1 DREHIMPULS DES ROTATORS . 182 6.1.2 BAHNDREHIMPULS DES ELEKTRONS IM COULOMB-FELD DES ATOMKERNES . 184 6.2 MAGNETISCHES BAHNMOMENT . 185 6.3 ELEKTRONENSPIN . 188 63.1 VERSUCH VON S TERN UND G ERLACH . 188 63.2 SPINOPERATOR, SPINOREN, PAULISCHE SPINMATRIZEN . 190 63.3 GESAMTDREHIMPULS FUER EIN VALENZELEKTRON . 196 6.4 GESAMTDREHIMPULS MEHRERER VALENZELEKTRONEN . 199 6.5 AUFGABEN . 203 7 SPEKTREN DER EINELEKTRONEN UND DER MEHRELEKTRONEN SYSTEME . 205 7.1 SPEKTREN DER EINELEKTRONENSYSTEME . 205 7.1.1 GRUNDSTRUKTUR DER SPEKTREN DER ALKALIMETALLATOME . 205 7.1.2 DUBLETTCHARAKTER DER EINELEKTRONENSPEKTREN . 211 7.1.3 UEBERGANGSREGELN . 214 7.2 SPEKTREN DER MEHRELEKTRONENSYSTEME . 219 7.2.1 UEBERSICHT UEBER DIE ART DER SPEKTREN . 219 7.2.2 MULTIPLETTSTRUKTUR DER MEHRELEKTRONENSPEKTREN . 221 7.3 AUFGABEN . 224 8 ATOME IN WECHSELWIRKUNG MIT MAGNETISCHEN, ELEKTRISCHEN UND ELEKTROMAGNETISCHEN FELDERN . 226 8.1 WECHSELWIRKUNG MIT MAGNETISCHEN FELDERN . 226 8.1.1 NORMALER ZEEMAN-EFFEKT . 227 8.1.2 ANOMALER ZEEMAN-EFFEKT, PASCHEN-BACK-EFFEKT . 229 8.1.3 PARAMAGNETISCHE ELEKTRONENRESONANZ . 235 8.2 WECHSELWIRKUNG MIT ELEKTRISCHEN FELDERN . 239 8.3 WECHSELWIRKUNG MIT STRAHLUNG . 242 8.3.1 ABSORPTION, SPONTANE UND INDUZIERTE EMISSION . 242 8.3.2 MASER . 248 83.2.1 GASMASER . 248 83.2.2 FESTKOERPERMASER . 251 8.3.3 LASER . 253 8.33.1 RESONATOR, ERZEUGUNG DER BESETZUNGSINVERSION . 253 8.33.2 LASERTYPEN . 258 8.33.2.1 GASLASER . 258 8.33.2.2 FESTKOERPERLASER . 265 8.3.3.23 FARBSTOFFLASER . 267 8.33.2.4 HALBLEITERLASER . 270 8.33.2.5 ROENTGEN-LASER. . 271 INHALT 8.3.3.2.6 FREIE-ELEKTRONEN-LASER . 271 8.3.3.3 EIGENSCHAFTEN DES LASERLICHTES, MEHRPHOTONENPROZESSE, ULTRAKURZE LICHTIMPULSE . 273 8.4 AUFGABEN . 279 9 SCHALENMODELL DER ATOMHUELLE . 281 9.1 PAULI-PRINZIP, ATOMTHEORETISCHE DEUTUNG DES PERIODENSYSTEMS DER ELEMENTE . 281 9.2 ROENTGEN-SPEKTREN . 292 9.2.1 ANREGUNG UND REKOMBINATION DURCH STOSSPROZESSE . 293 9.2.2 ERZEUGUNG UND EIGENSCHAFTEN VON ROENTGENSTRAHLEN . 295 9.2.3 EMISSION UND ABSORPTION VON ROENTGENSTRAHLEN . 297 9.2.3.1 ROENTGEN-BREMSSPEKTRUM . 297 9.2.3.2 CHARAKTERISTISCHES ROENTGEN-SPEKTRUM . 298 9.2.3.3 ROENTGEN-ABSORPTIONSSPEKTRUM . 302 9.2.4 POLARISATION DER ROENTGENSTRAHLUNG . 303 9.3 AUFGABEN . 305 10 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN DER ATOMKERNE . 307 10.1 STABILE UND INSTABILE NUKLIDE . 307 10.2 MASSEDICHTE VON ATOMKERNEN . 311 10.3 ELEKTRISCHES QUADRUPOLMOMENT DER ATOMKERNE . 312 10.4 KEMSPIN . 314 10.4.1 HYPERFEINSTRUKTUR DER SPEKTREN . 314 10.4.2 MESSUNG DES KEMSPINS . 317 10.4.3 MESSUNG DES MAGNETISCHEN KEMMOMENTES . 321 10.5 NEUTRONEN . 325 10.6 AUFBAU DER ATOMKERNE AUS NUKLEONEN . 327 10.7 KEMMASSENDEFEKT UND BINDUNGSENERGIE DER ATOMKERNE . 331 10.8 KEMKRAEFTE . 335 10.9 AUFGABEN . 341 11 EXPERIMENTELLE METHODEN DER KERNPHYSIK UND ELEMENTARTEILCHENPHYSIK . 343 11.1 KERNSTRAHLUNGSMESSUNGEN . 343 11.1.1 DURCHGANG VON KERNSTRAHLUNG DURCH STOFFLICHE MATERIE . 344 11.1.1.1 TEILCHEN MIT VON NULL VERSCHIEDENER RUHMASSE . 344 11.1.1.2 PHOTONEN . 346 11.1.1.3 LONISATIONSVERLUSTE, REICHWEITE, SPEZIFISCHE IONISATION . 347 11.1.1.3.1 LONISATIONSVERLUSTE SCHWERER TEILCHEN . 347 11.1.1.3.2 REICHWEITE SCHWERER TEILCHEN . 352 11.1.1.3.3 SPEZIFISCHE IONISATION . 354 11.1.1.4 ENERGIEVERLUSTE VON ELEKTRONEN . 356 11.1.2 KERNSTRAHLUNGSMESSGERAETE . 358 11.1.2.1 TEILCHENSPURDETEKTOREN . 358 11.1.2.1.1 KERNEMULSIONEN . 358 11.1.2.1.2 EXPANSIONSNEBELKAMMER . 359 11.1.2.1.3 DIFIUSIONSNEBELKAMMER . 360 INHALT 11.1.2.1.4 BLASENKAMMER . 361 11.1.2.1.5 FUNKEN UND STREAMERKAMMER . 362 11.1.2.1.6 PROPORTIONALKAMMER UND DRIFTKAMMER . 364 11.1.2.1.7 SPEKTROMETRIEVERFAHREN . 365 11.1.2.2 ZUR AUSWERTUNG VON TEILCHENSPURAUFNAHMEN . 366 11.1.2.3 TEILCHENDETEKTOREN . 368 11.1.2.3.1 IONISATIONSKAMMER, PROPORTIONALZAEHLROHR, GEIGER-MUELLER ZAEHLROHR, FUNKENZAEHLER . 368 11.1.2.3.2 HALBLEITERDETEKTOREN . . Z . 372 11.1.2.3.3 SZINTILLATIONSDETEKTOREN, CERENKOV-DETEKTOR . 373 11.1.2.4 ZUR AUSWERTUNG VON MESSUNGEN MIT TEILCHENDETEKTOREN . 375 11.1.2.5 DOSIMETRIE . 378 11.2 TEILCHENBESCHLEUNIGER . 381 11.2.1 LINEARBESCHLEUNIGER . 382 11.2.2 ZIRKULARBESCHLEIMIGER . 384 11.2.3 SPEICHERRINGE UND COLLIDER . 392 11.2.4 BESCHLEUNIGUNG VON SCHWERIONEN . 394 11.3 AUFGABEN . 396 12 KERNUMWANDLUNGEN . 398 12.1 KERNREAKTIONEN . 398 12.1.1 INZIDENZTEILCHEN, TARGET, KEMFOTOEFFEKT . 398 12.1.2 ERHALTUNGSSAETZE . 401 12.1.3 Q-WERT . 402 12.1.4 REAKTIONSMECHANISMEN . 403 12.1.4.1 ZWISCHENKEMPROZESS . 404 12.1.4.2 DIREKTE KERNREAKTIONEN . 406 12.1.5 WIRKUNGSQUERSCHNITT . 409 12.1.6 ANREGUNGSENERGIEN DER ATOMKERNE UND IHRE BESTIMMUNG . 412 12.2 SPONTANER KERNZERFALL . 416 12.2.1 RADIOAKTIVES ZERFALLSGESETZ, MITTLERE LEBENSDAUER UND HALBWERTSZEIT VON RADIONUKLIDEN . 417 12.2.2 RADIOAKTIVE FAMILIEN . 420 12.2.3 KUENSTLICH HERGESTELLTE RADIONUKLIDE . 424 12.2.4 A-ZERFALL . 424 12.2.5 SS-ZERFALL . 428 12.2.5.1 SS " -ZERFALL, ELEKTRON-NEUTRINO . 430 12.2.5.2 SS + -ZERFALL . 433 12.2.5.3 ELEKTRONENEINFANG . 434 12.2.6 ZUM NACHWEIS DES ELEKTRON-NEUTRINOS . 436 12.2.7 Y-ZERFALL, KEMISOMERIE . 439 12.2.7.1 MOESSBAUER-EFFEKT . 442 12.2.8 NEUTRONEN UND PROTONENEMISSION . 446 12.3 KERNSPALTUNG . 446 12.3.1 INDUZIERTE KERNSPALTUNG . 447 12.3.2 SPONTANE KERNSPALTUNG . 452 12.3.2.1 TRANSURANE . 452 12.4 KERNFUSION . 455 12.5 KERNUMWANDLUNGEN ZUR ERZEUGUNG VON NEUTRONEN, NEUTRONENWECHSELWIRKUNG . 461 12.5.1 NEUTRONENQUELLEN . 461 12.5.2 ZUR NEUTRONENWECHSELWIRKUNG IN VERSCHIEDENEN ENERGIE BEREICHEN, MODERATOREN . 464 12.5.3 KERNREAKTIONEN ZUM NACHWEIS VON NEUTRONEN . 467 12.6 AUFGABEN . 469 INHALT 13 KERNMODELLE . 471 13.1 TROEPFCHENMODELL, BETHE-WEIZSAECKER-BEZIEHUNG . 473 13.1.1 ZU EINIGEN FOLGERUNGEN AUS DER BETHE-WEIZSAECKER-BEZIEHUNG . . 476 13.2 SCHALENMODELL . 480 13.3 WEITERE KEMMODELLE . 488 13.4 AUFGABEN . 490 14 ANWENDUNG DER KERNENERGIE . 491 14.1 TECHNISCHE UND MILITAERISCHE ANWENDUNG DER KERNSPALTUNG . 492 14.1.1 KEMKETTENREAKTION, VIERFAKTORENFORMEL, KRITISCHE MASSE . 492 14.1.2 KEMSPALTUNGSREAKTOR . 495 14.1.3 ATOMBOMBE . 500 14.2 ANWENDUNG DER KERNFUSION . 502 14.3 AUFGABEN . 507 15 ELEMENTARTEILCHEN . 508 15.1 KOSMISCHE STRAHLUNG . 509 15.2 DIE VIER FUNDAMENTALEN WECHSELWIRKUNGEN . 512 15.3 ZUR SYSTEMATISIERUNG DER ELEMENTARTEILCHEN . 516 15.3.1 LEPTONEN . 518 15.3.1.1 ELEKTRON . 519 15.3.1.2 POSITRON, ANTITEILCHEN . 519 15.3.1.3 ELEKTRON-NEUTRINO . 522 15.3.1.4 MUEON . 522 15.3.1.4.1 MUEONENATOME . 522 15.3.1.4.2 MUEONIUM . 523 15.3.1.5 MUEON-NEUTRINO . 524 15.3.1.6 TAUON, TAUON-NEUTRINO . 525 15.3.1.7 ZU EINIGEN PROBLEMEN DER NEUTRINOPHYSIK . 525 15.3.2 HADRONEN . 528 15.3.2.1 MESONEN . 528 15.3.2.1.1 MESONENATOME . 535 15.3.2.2 BARYONEN . 536 15.3.2.2.1 NUKLEONEN . 536 15.3.2.2.2 HYPERONEN, SELTSAME TEILCHEN . 538 15.3.2.2.2.1 HYPERKERNE . 542 15.4 ERHALTUNGSSAETZE . 543 15.4.1 STRENG GUELTIGE ERHALTUNGSSAETZE . 543 15.4.1.1 ERHALTUNGSSAETZE VON ENERGIE, IMPULS UND DREHIMPULS . 543 15.4.1.2 ERHALTUNGSSAETZE LADUNGSARTIGER EIGENSCHAFTEN . 544 15.4.2 BEDINGT GUELTIGE ERHALTUNGSSAETZE . 546 15.4.2.1 ERHALTUNGSSATZ DES ISOSPINS . 546 15.4.2.2 SELTSAMKEIT, ERHALTUNGSSATZ DER SELTSAMKEIT . 548 15.5 SYMMETRIEPRINZIPIEN . 550 15.5.1 ANTITEILCHENSYMMETRIE, C-INVARIANZ . 550 15.5.2 RAUMSPIEGELUNG, PARITAET . 552 15.5.3 C-P-INVARIANZ . 556 15.5.4 C-P-T-INVARIANZ . 558 INHALT 15.6 QUARKS ALS FUNDAMENTALTEILCHEN DER HADRONEN . 559 15.7 FELDQUANTEN . 568 15.8 AUFGABEN . 576 ANHANG . 577 A.L MATRIZEN . 577 A.2 ORTHOGONALSYSTEME . 580 A.3 HERMITESCHE POLYNOME . 583 A.4 LEGENDRESCHE POLYNOME . 587 A.5 ZUGEORDNETE LEGENDRESCHE POLYNOME . 595 A.6 DARSTELLUNG DES SKALAREN UND DES VEKTORIELLEN PRODUKTES, DER VEKTORDIFFERENTIALOPERATIONEN GRADIENT, DIVERGENZ UND ROTOR UND DES OPERATORS V 2 IN KRUMMLINIGEN KOORDINATEN . 603 A.7 ZUR POLARGLEICHUNG DER HYPERBEL . 608 A.8 RAYLEIGH-JEANSSCHES ABZAEHLVERFAHREN FUER DIE ANZAHL DER MOEGLICHEN STEHENDEN WELLEN IM HOHLRAUM . 610 A.9 HERLEITUNG DES STEFAN-BOLTZMANNSCHEN GESETZES UND DES WIENSCHEN VERSCHIEBUNGSGESETZES . 612 A.10 ZUR DEUTUNG DES COMPTON-EFFEKTES . 615 A.LL RUTHERFORDSCHE STREUFORMEL . 616 A. 12 ZUM UEBERGANG DER QUANTENMECHANIK IN DIE KLASSISCHE MECHANIK . 623 A.L 3 ZUR BERECHNUNG VON (C) . 627 A.14 ZUR QUANTENMECHANISCHEN BEWEGUNGSGLEICHUNG . 627 A.L 5 ZUR HEISENBERGSCHEN UNSCHAERFERELATION . 628 A. 16 ZUR QUANTENMECHANISCHEN BEHANDLUNG DES ELEKTRONS IM COULOMB-FELD EINES ATOMKERNES . 630 A.L 7 ZUR GLEICHZEITIGEN MESSBARKEIT DER DREHIMPULSKOMPONENTEN . 631 A. 18 BERECHNUNG VON S Z UND 5 2 IN KUGELKOORDINATEN . 632 A.L 9 ZUM SPINOPERATOR . 634 A.20 ZU DEN UEBERGANGSREGELN . 638 A.21 ZUM INTERKOMBINATIONSVERBOT . 640 A.22 ZUM YUKAWA-POTENTIAL . 642 A.23 LOESUNGEN DER AUFGABEN . 643 A.24 LITERATUR . 723 NAMEN UND SACHVERZEICHNIS . 725
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