Berkeley Physik Kurs: Quantenphysik

dung auf makroskopische Systeme; Details im Verhalten 1.1 Themenkreis der Quantenphysik des Systems werden nicht berUcksichtigt, und man versucht 1. In diesem Band unseres Lehrgangs befassen wir uns auch gar nicht, alle Aspekte der Situation in Betracht zu mit der Physik der Atome, Atomkerne und Elementar ziehen. In diesem Sinne sind die Gesetze der klassischen teilchen. Dabei werden sich uns neue Aspekte in der Be Physik angenaherte Naturgesetze. Sie sind als Grenzfalle der trachtung der Natur erschlieBen: Wir verstehen darunter grundlegenderen und umfassenderen quantenphysikalischen soIche, die in den vorangegangenen Banden nicht syste Gesetze anzusehen. matisch behandelt wurden. Diese Aspekte werden all gemein unter der Bezeichnung Quantenphdnomene zu Die klassischen Theorien sind, anders ausgedrUckt, phd sammengefaBt, weshalb auch dieser Band den Titel Quan nomenologische Theorien. 1m Rahmen einer solchen phdno tenphysik hat. Die gegenwartig als gUltig angesehene grund menolog ischen Theorie versucht man, experimentelle Tat legende mathematische Theorie der Quantenphysik wird als sachen innerhalb eines begrenzten Bereichs der Physik zu Quantenmechanik bezeichnet. beschreiben und zusammenzufassen. Es ist nicht beabsich Man kbnnte nun der Ansicht sein, daB die "Quanten tigt, alles in der Physik zu beschreiben, doch wird dies eine physik" nichts mit der makroskopischen Welt zu tun hat.

Inhaltsverzeichnis:

1 Einführung.- 1.1 Themenkreis der Quantenphysik.- 1.2 Atome und Elementarteilchen.- 1.3 Die Grenzen der klassischen Theorie.- 1.4 Die Entdeckung des Planckschen Wirkungsquantums.- 1.5 Der photoelektrische Effekt.- 1.6 Stabilität und Größe der Atome.- 1.7 Literatur.- 1.8 Übungen.- 2 Physikalische Größen in der Quantenphysik.- 2.1 Einheiten und physikalische Konstanten.- 2.2 Energie.- 2.3 Charakteristische Zahlenwerte in der Atom- und Molekularphysik.- 2.4 Die wichtigsten Grundgesetze der Kernphysik.- 2.5 Gravitationskräfte und elektromagnetische Kräfte.- 2.6 Numerische Überlegungen.- 2.7 Weiterführendes Problem: Die fundamentalen Naturkonstanten.- 2.8 Literatur.- 2.9 Übungen.- 3 Energieniveaus.- 3.1 Termschemata.- 3.2 Die endliche Breite der Energieniveaus.- 3.3 Mehr über Energieniveaus und Termschemata.- 3.4 Dopplerverbreiterung und Stoßverbreiterung von Spektrallinien.- 3.5 Einiges über die Theorie der elektromagnetischen Übergänge.- 3.6 Literatur.- 3.7 Übungen.- 4 Photonen.- 4. 1 Das Photon als Teilchen.- 4.2 Der Comptoneffekt, Bremsstrahlung; Paarbildung und -Vernichtung.- 4.3 Sind Photonen "teilbar"?.- 4.4 Literatur.- 4.5 Übungen.- 5 Materieteilchen.- 5.1 De Broglie-Wellen.- 5.2 Theorie der Beugung an periodischen Strukturen.- 5.3 Es gibt nur ein Plancksches Wirkungsquantum.- 5.4 Können Materiewellen aufgespalten werden?.- 5.5 Die Wellengleichung und das Superpositionsprinzip.- 5.6 Weiterführendes Problem: Der Vektorraum physikalischer Zustände.- 5.7 Literatur.- 5.8 Übungen.- 6 Das Unscharfeprinzip und die Meßtheorie.- 6.1 Die Heisenbergschen Unschärferelationen.- 6.2 Messungen und statistische Kollektive.- 6.3 Amplituden und Intensitäten.- 6.4 Kann prinzipiell das Ergebnis jeder Messung vorausgesagt werden?.- 6.5 Polarisiertes und unpolarisiertes Licht.- 6.6 Literatur.- 6.7 Übungen.- 7 Die Wellenmechanik Schrödingers.- 7.1 Schrödingers nichtrelativistische Wellengleichung.- 7.2 Einige einfache Potentialwallprobleme.- 7.3 Theorie der Alpha-Radioaktivit ät.- 7.4 Weiterführendes Problem: Normierung der Wellenfunktion.- 7.5 Literatur.- 7.6 Übungen.- 8 Theorie der stationären Zustände.- 8.1 Quantisierung als Eigenwertproblem.- 8.2 Der harmonische Oszillator. Schwingungs- und Rotationsanregung von Molekülen.- 8.3 Wasserstoffähnliche Systeme.- 8.4 Weiterführendes Problem: Ortsvariable und Impulsvariable in der Schrödinger-Theorie.- 8.5 Literatur.- 8.6 Übungen.- 9 Die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen.- 9.1 Streuprozesse und Wellenmodell.- 9.2 Was ist ein Teilchen.- 9.3 Die Grundlagen der Quantenfeldtheorie.- 9.4 Die elektroschwache Wechselwirkung.- 9.5 Von den Quarks zur Quantenchromodynamik.- 9.6 Zusammenfassung und Ausblick.- 9.7 Literatur.- 9.8 Übungen.- A.1 Allgemeine physikalische Konstanten.- A.2 Die stabilsten Elementarteilchen.- A.3 Die chemischen Elemente.- Sachwortverzeichnis.