Quantenphysik:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German English |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Oldenbourg
2002
|
| Ausgabe: | 8., vollst. überarb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverz. S. [527] - 532 |
| Beschreibung: | XIII, 539 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3486257781 |
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| adam_text | Titel: Quantenphysik
Autor: Gasiorowicz, Stephen
Jahr: 2002
Inhaltsverzeichnis
1 Die Grenzen der klassischen Physik 1
1.1 Die Strahlung des schwarzen Korpers 1
1.2 Der Iichtelektrische Effekt (Photoeffekt) 9
1.3 Der Compton-Effekt 12
1.4 Welleneigenschaften und Eiektronenbeugung 15
1.5 Das Bohrsche Atommodell 17
1.6 Das Welle-Teilchen-Problem 23
2 Wellenpakete und die Unscharfebeziehungen 31
2.1 Lokalisierte Wellenpakete 31
2.2 Die Ausbreitung der Wellenpakete 34
2.3 Von den Wellenpaketen zur Schrodinger-Gleichung 36
2.4 Die Unscharferelation 37
3 Die Wellengleichung von Schrodinger
und die Wahrscheinlichkeitsdeutung 47
3.1 Die Wahrscheinlichkeitsinterpretation 48
3.2 Die Schrodinger-Gleichung ftir ein Teilchen in einem Potential 55
4 Eigenfunktionen und Eigenwerte 61
4.1 Eigenwertgleichungen 62
4.2 Eigenwerte fiir ein Teilchen im Potentialkasten 64
4.3 Der Entwicklungssatz und seine physikalische Deutung 67
4.4 Impuls-Eigenfunktionen und das freie Teilchen 70
4.5 Paritat 76
5 Eindimensionale Potentiale 83
5.1 Die Potentialstufe 83
5.2 Der Potentialtopf 87
5.3 Der Potentialwall 88
5.4 Tunnelphanomene 92
5.5 Gebundene Zustande im Potentialtopf 100
5.6 Die Delta-Potentiale 104
5.7 Das Kronig-Penney-Modell 110
5.8 Der harmonische Oszillator 115
X
INHALTSVERZEICHNIS
6 Die allgemeine Struktur der Wellenmechanik 127
6.1 Eigenfunktionen und Eigenwerte 127
6.2 Die Entwickelbarkeit und die Vektor-Analogie 130
6.3 Die Dirac-Notation I22
6.4 Entartung und simultane Observablen 135
6.5 Unscharferelationen ^
6.6 Zeitabhangigkeit und der klassische Grenzfall 139
7 Operatormethoden in der Quantenmechanik 145
7.1 Das Energiespektrum des harmonischen Oszillators 145
7.2 Darstellungen der abstrakten Zustande:
Von den Operatoren zur Schrddinger-Gleichung 150
7.3 Die Zeitabhangigkeit der Operatoren 155
8 N-Teilchensysteme 163
8.1 Erhaltung des Gesamtimpulses 164
8.2 Das Zwei-Teilchen-System 166
8.3 Das Pauli-Prinzip 171
9 Die Schrodinger-Gleichung in drei Dimensionen I 181
9.1 Freie Teilchen in einem Potentialkasten 182
9.2 Auswirkungen des Pauli-Prinzips 182
9.3 Entartungsdruck und astrophysikalische Anwendungen 185
10 Die Schrodinger-Gleichung in drei Dimensionen II 191
10.1 Das Zentralpotential 191
10.2 Folgen der Rotationsinvarianz 192
10.3 Die Gleichung fur den Radialteil 199
10.4 Das freie Teilchen 202
10.5 Der unendlich hohe Potentialkasten 204
10.6 Kontinuierliche Losungen fiireinen Potentialkasten 206
10.7 Der Potentialkasten, gebundene Zustande 209
11 Der Drehimpuls 213
11.1 Drehimpulsoperatoren in spharischen Variablen 213
11.2 Die Eigenfunktionen und Eigenwerte von Lz 215
11.3 Aufsteige- und Absteige-Operatoren fur den Drehimpuls 217
11.4 Kugelfunktionen 220
11.5 Der Entwicklungssatz 223
12 Das Wasserstoffatom 229
12.1 Das Energie-Spektrum 230
12.2 Die radialen Eigenfunktionen 999
INHALTSVERZEICHNIS
XI
13 Wechselwirkung der Elektronen mit dem elektromagnetischen Feld 243
13.1 Klassische Theorie 243
13.2 Die Schrodinger-Gleichung fur ein Elektron
in einem elektromagnetischen Feld 246
13.3 Das konstante Magnetfeld 248
13.4 Der normale Zeeman-Effekt 249
13.5 GroBe Magnetfelder und der klassische Grenzfall 250
13.6 Landau-Niveaus 255
13.7 Der ganzzahlige Quanten-Hall-Effekt 257
13.8 Die Flussquantisierung und der Aharonov-Bohm-Effekt 259
14 Operatoren, Matrizen und Spin 267
14.1 Matrixdarstellung des Operators beim harmonischen Oszillator 267
14.2 Die Matrixdarstellung des Drehimpulsoperators 270
14.3 Der Spinoperator und seine Matrixdarstellung 272
14.4 Das magnetische Moment der Spin-l/2-Teilchen 276
14.5 Paramagnetische Resonanz 278
15 Die Zusammensetzung von Drehimpulsen 287
15.1 Addition zweier Spins 287
15.2 Die Addition des Spin 1/2 mit dem Bahndrehimpuls 292
15.3 Allgemeine Regeln fur die Addition der Drehimpulse und ihre Tragweite
bei identischen Teilchen 294
15.4 Einige Bemerkungen zur Paritat 298
16 Die zeitunabhangige Storungstheorie 303
16.1 Die Storungstheorie fur nicht-entartete Zustande 303
16.2 Entartung und Storungstheorie 306
16.3 Der Stark-Effekt 308
17 Das reale Wasserstoffatom 319
17.1 Die Effekte der relativistischen kinetischen Energie 319
17.2 Spin-Bahn-Kopplung 320
17.3 Der anomale Zeeman-Effekt 324
17.4 Die Hyperfeinstruktur 326
17.5 Bemerkungen zu den Effekten der reduzierten Masse 329
18 Das Heliumatom 333
18.1 Das Heliumatom ohne Elektron-EIektron-AbstoBung 333
18.2 Der Einfluss der Elektron-EIektron-AbstoBung 336
18.3 Das Pauli-Prinzip und die Austausch-Wechselwirkung 339
18.4 Das Variationsprinzip 343
INHALTSVERZEICHNIS
19 Die Struktur der Atome 351
19.1 Die Hartree-Naherung 351
19.2 Das Aufbaupnnzip
19.3 Die spektroskopische Darstellung der Grundzustande 359
20 Molekule 369
20.1 Das Hj -Molekiil 370
20.2 Das H2-MolekiiI 374
20.3 Die besondere Bedeutung ungepaarter Valenzelektronen 379
20.4 Uberblick iiber einige einfache Molekule 380
20.5 Die Rotation der Molekule 385
20.6 Schwingungen der Kerne in Molekiilen 386
21 Die Strahlung der Atome 391
21.1 Die zeitabhangige Storungstheorie 391
21.2 Harmonische Zeitveranderungen des Potentials 393
21.3 Kopplung der Atome an ein elektromagnetisches Feld 396
21.4 Der Phasenraum 400
21.5 Das Matrixelement und die Auswahlregeln 403
21.6 Der Ubergang 2p —» l.v 409
21.7 Der Spin und die Intensitatsregeln 411
21.8 Lebensdauer und Linienbreite 413
22 Besondere Themen der Strahlungstheorie 419
22.1 Die Einstein-Koeffizienten A und B 420
22.2 Laser 422
22.3 Das Kuhlen von Atomen 426
22.4 Ein Zwei-Niveau-Atom in einem monochromatischen elektrischen Feld 430
22.5 Der MoBbauer-Effekt 437
23 Theorie der Stoflprozesse 443
23.1 Der Wirkungsquerschnitt fur den StoB 443
23.2 Streuung bei geringen Energien 451
23.3 Die Bornsche Niiherung 461
23.4 Die Streuung identischer Teilchen 466
24 Die Absorption von Strahlung durch Materie 475
IN HA LTS VERZEICHNIS
XIII
Anhange:
A Das Fourier-Integral und die Deltafunktion 489
B Operatoren 497
51 Spezielle Themen:
Relativistische Kinematik 503
52 Spezielle Themen: Der Dichteoperator 507
53 Spezielle Themen: Die Wentzel-Kramers-Brillouin- Naherung 513
54 Spezielle Themen: Lebensdauern, Linienbreiten und Resonanzen 517
Physikalische Konstanten 525
Literatur 527
Index 533
|
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Titel: Quantenphysik
Autor: Gasiorowicz, Stephen
Jahr: 2002
Inhaltsverzeichnis
1 Die Grenzen der klassischen Physik 1
1.1 Die Strahlung des schwarzen Korpers 1
1.2 Der Iichtelektrische Effekt (Photoeffekt) 9
1.3 Der Compton-Effekt 12
1.4 Welleneigenschaften und Eiektronenbeugung 15
1.5 Das Bohrsche Atommodell 17
1.6 Das Welle-Teilchen-Problem 23
2 Wellenpakete und die Unscharfebeziehungen 31
2.1 Lokalisierte Wellenpakete 31
2.2 Die Ausbreitung der Wellenpakete 34
2.3 Von den Wellenpaketen zur Schrodinger-Gleichung 36
2.4 Die Unscharferelation 37
3 Die Wellengleichung von Schrodinger
und die Wahrscheinlichkeitsdeutung 47
3.1 Die Wahrscheinlichkeitsinterpretation 48
3.2 Die Schrodinger-Gleichung ftir ein Teilchen in einem Potential 55
4 Eigenfunktionen und Eigenwerte 61
4.1 Eigenwertgleichungen 62
4.2 Eigenwerte fiir ein Teilchen im Potentialkasten 64
4.3 Der Entwicklungssatz und seine physikalische Deutung 67
4.4 Impuls-Eigenfunktionen und das freie Teilchen 70
4.5 Paritat 76
5 Eindimensionale Potentiale 83
5.1 Die Potentialstufe 83
5.2 Der Potentialtopf 87
5.3 Der Potentialwall 88
5.4 Tunnelphanomene 92
5.5 Gebundene Zustande im Potentialtopf 100
5.6 Die Delta-Potentiale 104
5.7 Das Kronig-Penney-Modell 110
5.8 Der harmonische Oszillator 115
X
INHALTSVERZEICHNIS
6 Die allgemeine Struktur der Wellenmechanik 127
6.1 Eigenfunktionen und Eigenwerte 127
6.2 Die Entwickelbarkeit und die Vektor-Analogie 130
6.3 Die Dirac-Notation I22
6.4 Entartung und simultane Observablen 135
6.5 Unscharferelationen ^
6.6 Zeitabhangigkeit und der klassische Grenzfall 139
7 Operatormethoden in der Quantenmechanik 145
7.1 Das Energiespektrum des harmonischen Oszillators 145
7.2 Darstellungen der abstrakten Zustande:
Von den Operatoren zur Schrddinger-Gleichung 150
7.3 Die Zeitabhangigkeit der Operatoren 155
8 N-Teilchensysteme 163
8.1 Erhaltung des Gesamtimpulses 164
8.2 Das Zwei-Teilchen-System 166
8.3 Das Pauli-Prinzip 171
9 Die Schrodinger-Gleichung in drei Dimensionen I 181
9.1 Freie Teilchen in einem Potentialkasten 182
9.2 Auswirkungen des Pauli-Prinzips 182
9.3 Entartungsdruck und astrophysikalische Anwendungen 185
10 Die Schrodinger-Gleichung in drei Dimensionen II 191
10.1 Das Zentralpotential 191
10.2 Folgen der Rotationsinvarianz 192
10.3 Die Gleichung fur den Radialteil 199
10.4 Das freie Teilchen 202
10.5 Der unendlich hohe Potentialkasten 204
10.6 Kontinuierliche Losungen fiireinen Potentialkasten 206
10.7 Der Potentialkasten, gebundene Zustande 209
11 Der Drehimpuls 213
11.1 Drehimpulsoperatoren in spharischen Variablen 213
11.2 Die Eigenfunktionen und Eigenwerte von Lz 215
11.3 Aufsteige- und Absteige-Operatoren fur den Drehimpuls 217
11.4 Kugelfunktionen 220
11.5 Der Entwicklungssatz 223
12 Das Wasserstoffatom 229
12.1 Das Energie-Spektrum 230
12.2 Die radialen Eigenfunktionen 999
INHALTSVERZEICHNIS
XI
13 Wechselwirkung der Elektronen mit dem elektromagnetischen Feld 243
13.1 Klassische Theorie 243
13.2 Die Schrodinger-Gleichung fur ein Elektron
in einem elektromagnetischen Feld 246
13.3 Das konstante Magnetfeld 248
13.4 Der normale Zeeman-Effekt 249
13.5 GroBe Magnetfelder und der klassische Grenzfall 250
13.6 Landau-Niveaus 255
13.7 Der ganzzahlige Quanten-Hall-Effekt 257
13.8 Die Flussquantisierung und der Aharonov-Bohm-Effekt 259
14 Operatoren, Matrizen und Spin 267
14.1 Matrixdarstellung des Operators beim harmonischen Oszillator 267
14.2 Die Matrixdarstellung des Drehimpulsoperators 270
14.3 Der Spinoperator und seine Matrixdarstellung 272
14.4 Das magnetische Moment der Spin-l/2-Teilchen 276
14.5 Paramagnetische Resonanz 278
15 Die Zusammensetzung von Drehimpulsen 287
15.1 Addition zweier Spins 287
15.2 Die Addition des Spin 1/2 mit dem Bahndrehimpuls 292
15.3 Allgemeine Regeln fur die Addition der Drehimpulse und ihre Tragweite
bei identischen Teilchen 294
15.4 Einige Bemerkungen zur Paritat 298
16 Die zeitunabhangige Storungstheorie 303
16.1 Die Storungstheorie fur nicht-entartete Zustande 303
16.2 Entartung und Storungstheorie 306
16.3 Der Stark-Effekt 308
17 Das reale Wasserstoffatom 319
17.1 Die Effekte der relativistischen kinetischen Energie 319
17.2 Spin-Bahn-Kopplung 320
17.3 Der anomale Zeeman-Effekt 324
17.4 Die Hyperfeinstruktur 326
17.5 Bemerkungen zu den Effekten der reduzierten Masse 329
18 Das Heliumatom 333
18.1 Das Heliumatom ohne Elektron-EIektron-AbstoBung 333
18.2 Der Einfluss der Elektron-EIektron-AbstoBung 336
18.3 Das Pauli-Prinzip und die Austausch-Wechselwirkung 339
18.4 Das Variationsprinzip 343
INHALTSVERZEICHNIS
19 Die Struktur der Atome 351
19.1 Die Hartree-Naherung 351
19.2 Das Aufbaupnnzip
19.3 Die spektroskopische Darstellung der Grundzustande 359
20 Molekule 369
20.1 Das Hj -Molekiil 370
20.2 Das H2-MolekiiI 374
20.3 Die besondere Bedeutung ungepaarter Valenzelektronen 379
20.4 Uberblick iiber einige einfache Molekule 380
20.5 Die Rotation der Molekule 385
20.6 Schwingungen der Kerne in Molekiilen 386
21 Die Strahlung der Atome 391
21.1 Die zeitabhangige Storungstheorie 391
21.2 Harmonische Zeitveranderungen des Potentials 393
21.3 Kopplung der Atome an ein elektromagnetisches Feld 396
21.4 Der Phasenraum 400
21.5 Das Matrixelement und die Auswahlregeln 403
21.6 Der Ubergang 2p —» l.v 409
21.7 Der Spin und die Intensitatsregeln 411
21.8 Lebensdauer und Linienbreite 413
22 Besondere Themen der Strahlungstheorie 419
22.1 Die Einstein-Koeffizienten A und B 420
22.2 Laser 422
22.3 Das Kuhlen von Atomen 426
22.4 Ein Zwei-Niveau-Atom in einem monochromatischen elektrischen Feld 430
22.5 Der MoBbauer-Effekt 437
23 Theorie der Stoflprozesse 443
23.1 Der Wirkungsquerschnitt fur den StoB 443
23.2 Streuung bei geringen Energien 451
23.3 Die Bornsche Niiherung 461
23.4 Die Streuung identischer Teilchen 466
24 Die Absorption von Strahlung durch Materie 475
IN HA LTS VERZEICHNIS
XIII
Anhange:
A Das Fourier-Integral und die Deltafunktion 489
B Operatoren 497
51 Spezielle Themen:
Relativistische Kinematik 503
52 Spezielle Themen: Der Dichteoperator 507
53 Spezielle Themen: Die Wentzel-Kramers-Brillouin- Naherung 513
54 Spezielle Themen: Lebensdauern, Linienbreiten und Resonanzen 517
Physikalische Konstanten 525
Literatur 527
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