Moderne Physik:
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Oldenbourg
2003
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Inhaltsverzeichnis
I
Die Grundlagen der modernen Physik 1
1 Relativitätstheorie
1.1 Die experimentellen Grandlagen der Relativitätstheorie. 4
1.2 Die Einsteinschen
1.3 Die Lorentz-Transformation. 24
1.4 Zeitdilatation und Längenkontraktion. 38
1.5 Der Doppler-Effekt. 52
1.6 Das Zwillings-Paradoxon und andere Überraschungen. 57
Zusammenfassung. 69
2 Relativitätstheorie
2.1 Der relativistische Impuls. 82
2.2 Die relativistische Energie. 87
2.3 Die Umwandlung von Masse in Energie und die Bindungsenergie. 99
2.4 Die invariante Masse.103
2.5 Allgemeine Relativitätstheorie.120
Zusammenfassung.132
3 Die Quantelung von Ladung, Licht und Energie 141
3.1 Die Quantelung der elektrischen Ladung.141
3.2 Die Strahlung schwarzer Körper.150
3.3 Der photoelektrische Effekt.159
3.4 Röntgenstrahlen und Compton-Effekt.166
Zusammenfassung.176
XIV
4 Frühe Atommodelle 185
4.1 Atomspektren.187
4.2 Das Rutherfordsche Atommodell .189
4.3 Das Bohrsche Modell des Wasserstoffatoms.201
4.4 Röntgenspektren.213
4.5 Der Versuch von
4.6 Kritik des Bohrschen Atommodells und der frühen Quantentheorie.223
Zusammenfassung.224
5 Die Welleneigenschaften von Teilchen 235
5.1 Die de-Broglie-Hypothese.236
5.2 Wellenlängen von Teilchen.237
5.3 Wellenpakete.251
5.4 Die Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion.260
5.5 Die Unschärferelation.264
5.6 Einige Folgen der Unschärferelation.268
5.7 Der Welle-Teilchen-Dualismus .272
Zusammenfassung.274
6 Die Schrödingergleichung 283
6.1 Die eindimensionale Schrödingergleichung.284
6.2 Das Teilchen im Kastenpotential mit unendlich hohen Wänden.292
6.3 Das Teilchen im Kastenpotential mit endlich hohen Wänden.303
6.4 Erwartungswerte und Operatoren.307
6.5 Der einfache harmonische Oszillator.311
6.6 Reflexion und Transmission von Wellen.317
6.7 Die Schrödingergleichung für zwei (oder mehr) Teilchen.329
Zusammenfassung.33 ]
7 Atomphysik 34I
7.1 Die dreidimensionale Schrödingergleichung.341
7.2 Die Quantelung des Drehimpulses und der Energie im Wasserstoffatom.345
7.3 Die Wasserstoff-Wellenfunktionen.354
Inhaltsverzeichnis_
7.4 Der
7.5 Der Gesamtdrehimpuls und der Spin-Bahn-Effekt .368
7.6 Die Grandzustände der Atome: Das Periodensystem der Elemente.373
7.7 Angeregte Zustände und Atomspektren .379
7.8 DerZeeman-Effekt.383
Zusammenfassung.390
8 Statistische Physik 401
8.1 Klassische Statistik.402
8.2 Quantenstatistik.419
8.3 Die Bose-Einstein-Kondensation.428
8.4 Photonengas und Oszillatoren: Anwendungen der Bose-Einstein-Statistik.440
8.5 Die Eigenschaften eines Fermionengases.449
Zusammenfassung.455
II
9 Molekülstruktur und Molekülspektren 465
9.1 Die ionische Bindung .466
9.2 Die kovalente Bindung.472
9.3 Andere Bindungsmechanismen.490
9.4 Energieniveaus und Spektren zweiatomiger Moleküle.494
9.5 Absorption, induzierte Emission und Streuung.507
9.6 Laser und Maser.514
Zusammenfassung.526
10 Festkörperphysik 535
10.1 Die Struktur von Festkörpern.535
10.2 Die klassische Theorie der Leitung.547
10.3 Das Elektronengasmodell.554
10.4 Die Quantentheorie der Leitung.560
10.5 Magnetismus in Festkörpern.564
10.6 Die Bändertheorie der Festkörper.567
XVI
10.7 Dotierte Halbleiter.577
10.8 Halbleiterübergänge und Halbleiterbauelemente.584
10.9 Supraleitung.593
Zusammenfassung.607
11 Kernphysik 617
11.1 Der Aufbau des Atomkerns.618
11.2 Eigenschaften von Kernen im Grandzustand.619
11.3 Radioaktivität.635
11.4 Alpha-, Beta- und Gammazerfall.638
11.5 Die Kernkraft.654
11.6 Das Schalenmodell.663
Zusammenfassung.672
12 Kernreaktionen und ihre Anwendung 681
12.1 Kernreaktionen .684
12.2 Kernspaltung, Kernfusion, Kernreaktoren .694
12.3 Anwendungen.719
Zusammenfassung.732
13 Teilchenphysik 741
13.1 Teilchen und Antiteilchen.744
13.2 Fundamentale Wechselwirkungen und die Klassifizierung der Teilchen.751
13.3 Erhaltungssätze und Symmetrien.764
13.4 Das Standardmodell.775
13.5 Jenseits des Standardmodells.792
Zusammenfassung.796
14 Astrophysik und Kosmologie 805
14.1 Die Sonne.805
14.2 Die Sterne.816
14.3 Die Entwicklung der Sterne.822
14.4 Kataklysmen.827
14.5 Endzustände der Sterne.830
Inhaltsverzeichnis XVII
14.6 Galaxien.835
14.7 Gravitation und Kosmologie.844
14.8 Kosmogenese.846
Zusammenfassung.853
Anhang
Anhang
B.l Wahrscheinlichkeitsintegrale.881
B.2 Verteilungsfunktionen.883
B.3 Herleitung der
Anhang
Anhang
Anhang
Lösungen ausgewählter Aufgaben 913
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