Verfügbarkeit: Physik der Atome und Moleküle

Physik der Atome und Moleküle: eine Einführung

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Bethge, Klaus 1931-2016 (VerfasserIn), Gruber, Gernot (VerfasserIn), Stöhlker, Thomas (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Weinheim Wiley-VCH 2004
Ausgabe:	2., erw. und überarb. Aufl.
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Schlagworte:	Molekülphysik Atomphysik Lehrbuch
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adam_text	Inhaltsverzeichnis Vorwort ix I Propädeutik und Existenz 1 1 Einleitung 3 1.1 Physikalische Begriffe............................. 4 1.2 Historischer Überblick............................. 6 2 Atome als Elemente großer Gesamtheiten 15 2.1 Gaskinetik................................... 15 2.2 Elemente der statistischen Physik....................... 19 2.3 Die Maxwell-Boltzmann- Verteilung..................... 23 2.4 Fluktuationen................................. 29 2.5 Die Hohlraumstrahlung............................ 32 2.6 Quantenstatistik und Photonengas....................... 41 2.7 Übungsaufgaben................................ 48 3 Äußere Merkmale und Eigenschaften der Atome 51 3.1 Die Ladung .................................. 51 3.2 Die Masse................................... 54 3.3 Massenspektroskopie............................. 58 3.4 Die spezifische Ladung des Elektrons..................... 66 3.5 Relativistische Massenzunahme........................ 68 3.6 Die Größe................................... 72 3.7 Übungsaufgaben................................ 77 II Instrumentarium 81 4 Dualismus Welle-Teilchen 83 4.1 Das Licht als Teilchen............................. 83 4.2 Das Elektron als Welle............................. 88 4.3 Welle-Teilchen-Dualismus.......................... 90 4.4 Übungsaufgaben................................ 97 Inhaltsverzeichnis Quantenmechanik 99 5.1 Wahrscheinlichkeits- Amplituden....................... 99 5.2 Grandelemente und Wellengleichung..................... 107 5.3 Interpretation.................................. 113 5.4 Die Unbestimmtheitsrelation......................... 117 5.5 Minimales Wellenpaket............................ 122 5.6 Erwartungswerte und klassischer Grenzfall.................. 126 5.7 Teilchen in Potentialfeldern.......................... 132 5.8 Antiteilchen.................................. 141 5.9 Übungsaufgaben................................ 142 Experimentelle Methoden der Spektroskopie 145 6.1 Lichtquellen.................................. 146 6.2 Spektralzerlegung............................... 153 6.3 Strahlungsnachweis.............................. 162 6.4 Übungsaufgaben................................ 168 III Das freie Atom 169 7 Das Wasserstoffatom 171 7.1 Serien-Formel und Bohrsches Atommodell.................. 171 7.2 Der Franck-Hertz- Versuch.......................... 174 7.3 Die Schrödinger-Gleichung mit Coulomb-Wechselwirkung......... 176 7.4 Der Bahndrehimpuls.............................. 184 7.5 Die Eigenfunktionen.............................. 191 7.6 Der Spin des Elektrons ............................ 195 7.7 Feinstrukturen im Energiespektrum...................... 204 7.8 Wasserstoffähnliche Atome.......................... 212 7.9 Übungsaufgaben................................ 218 8 Periodensystem und Schalenstruktur 221 8.1 Pauli-Prinzip und Schalenbau......................... 221 8.2 Experimentelle Daten zum Periodensystem.................. 226 8.3 Röntgen-Spektren............................... 232 8.4 Übungsaufgaben................................ 239 9 Mehrelektronenatome 241 9.1 Die Spektren der Alkali-Atome........................ 241 9.2 Näherangsverfahren mit Zentralpotential................... 245 9.3 Identische Teilchen.............................. 246 9.4 Hartree-Fock-Verfahren............................ 251 9.5 Multiplettstruktur............................... 252 9.6 Rydberg-Atome................................ 256 9.7 Übungsaufgaben................................ 257 Inhaltsverzeichnis vii 10 Strahlende Übergänge 259 10.1 Lebensdauer von Anregungszuständen.................... 259 10.2 Die Intensität von Spektral-Linien....................... 262 10.3 Die Breite von Spektral-Linien........................ 271 10.4 Der Laser ................................... 275 10.5 Der Freie-Elektronen-Laser (FEL) ...................... 285 10.6 Spektroskopische Methoden mit hoher Auflösung.............. 289 10.7 Bose-Einstein-Kondensate .......................... 297 IV Wechselwirkungen 301 11 Dynamische Atomprozesse 303 11.1 Schnelle Atomstöße.............................. 303 11.2 Experimentelle Untersuchungen dynamischer Atomprozesse ........ 312 11.3 Spektroskopie bei Innerschalenanregung................... 320 11.4 Exotische Atome................................ 325 11.5 Übungsaufgaben................................ 333 12 Atome in äußeren Feldern 335 12.1 Die Addition magnetischer Momente..................... 335 12.2 Der Zeeman-Effekt.............................. 339 12.3 Der Paschen-Back-Effekt........................... 342 12.4 Atome in sehr starken Magnetfeldern..................... 344 12.5 Der Stark-Effekt................................ 348 12.6 Übungsaufgaben................................ 350 13 Zweiatomige Moleküle 351 13.1 Arten der chemischen Bindung........................ 351 13.2 Bindungs-Potentiale.............................. 354 13.3 Separation der Schrödinger-Gleichung.................... 357 13.4 Das Wasserstoff-Molekül........................... 359 13.5 Elektronische Energien und Termsymbolik .................. 362 13.6 Molekülorbitale................................ 366 13.7 Hybridisierang................................. 369 13.8 Schwingungsenergie.............................. 370 13.9 Das Franck-Condon-Prinzip ......................... 373 13.10 Rotationsenergien............................... 376 13.11 Molekülspektren und das Fortrat-Diagramm................. 378 13.12 Der Raman-Effekt............................... 383 13.13 Zwischenmolekulare Kräfte.......................... 386 14 Ausblick 389 viii Inhaltsverzeichnis Anhang 393 A Herleitungen und Rechnungen 395 A.l Herleitung der Beziehung : pV = ^{sk)N................. 395 A.2 Die Fehlerintegrale .............................. 396 A.3 Die Integrale vom Typ Щ dx χηςΓαχ .................... 398 A.4 Mittelwerte von Verteilungen......................... 398 A.5 Energie-Schwankungsquadrat der Hohlraumstrahlung............ 402 A.6 Der Nabla-Operator V ............................. 402 B Naturkonstanten 405 Zitierte Literatur 407 Weiterführende Literatur 409 Personenregister 413 Sachregister 417
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