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Umschlagtext
Im vorliegenden Lehrgang der Einführung in die Quantenphysik wird ein neuer Weg beschritten. Der traditionelle Pfad, der sich entweder weitgehend an der geschichtlichen Entwicklung der Quantentheorie orientiert oder aber mittels Postulierung von Grundprinzipien die Quantenphysik deduktiv aufrollt, wird hier verlassen. Ausgangspunkt sind vielmehr fundamentale Experimente aus verschiedenen Gebieten der Quantenphysik. Die Analyse der experimentellen Resultate dient dazu, die grundlegenden Begriffe und Gesetze der Quantenphysik heuristisch zu gewinnen. Eine Selektion relevanter Experimente ist speziell für dieses Buch konzipiert und auf einer CD-ROM beigefügt. Auf dieser Basis werden Quanteneffekte aus allen Bereichen der Physik behandelt, bis hin zu einer Phänomenologie des Standardmodells der Teilchenphysik.
Minimale Systemkonfiguration - Pentium II 233 Mhz - Windows 95 / 98 / 98SE, 2000, NT, Me - 64 MB RAM Arbeitsspeicher - mind. 100 MB freier Speicherplatz auf Harddisk empfohlen - CD-ROM Laufwerk 4 x, Soundkarte und Lautsprecher - Bei Verwendung älterer oder leistungsschwacher Grafikkarten kann es zu Verschiebungen zwischen Bild und Ton oder zu einem nicht ruckfreien Ablauf der Videos kommen - Eine Version von Quicktime 5 ist auf der CD vorhanden Rezension
"Quantenphysik" liefert eine Einführung in die Quantentheorie mittels fundamentaler, teils aktueller Experimente aus verschiedenen Gebieten der Quantenphysik. Die Deutung der Experimente dient dazu, grundlegende Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik herzuleiten. Das Experiment und die Theorie gehören hier unmittelbar zusammen. Schritt für Schritt werden also die Begriffe und Gesetze der Quantenphysik in Anlehnung an die Experimente eingeführt. Später werden diese weiter entwickelt, um anschließend die Eigenschaften einfacher Systeme zu berechnen. Das Werk beschränkt sich nicht nur auf die Quantenmechanik, sondern geht von Anfang an auf ausgewählte Themen aus allen Bereichen der Quantentheorie ein. So wird einem der universelle Charakter der Quantenphysik vor Augen geführt. Die Sachverhalte werden dabei sehr elementar erklärt, was dieses Werk gut verständlich macht. Zu jedem Kapitel gibt es Übungsaufgaben mit Lösungen im Anhang. Auf der beiliegenden CD-ROM sind die Experimente zudem als Videofilme (auch mit Erklärungen und Kommentaren) enthalten. Diesem Werk gelingt es eine sehr anschaulich und nachvollziehbar in die Quantenphysik einzuführen.
Ferrao, lehrerbibliothek.de Verlagsinfo
Ein neuer Weg der Einführung in die Quantenphysik! Das Lehrbuch wählt weder den historischen noch den deduktiven Zugang sondern vermittelt die Grundideen der Quantenphysik durch Diskussion und Analyse von Schlüsselexperimenten. Die Analyse der experimentellen Resultate dient dazu, die grundlegenden Begriffe und Gesetze der Quantenphysik heuristisch zu gewinnen. Die formalen mathematischen Begriffe der Quantenmechanik werden erst am Ende der Vorlesung eingeführt. Eine Selektion relevanter Demonstrationsexperimente ist speziell für dieses Buch konzipiert und auf einer CD-ROM beigefügt. Geschrieben für: Studenten (vor dem Vordiplom) der Physik, Chemie und Mathematik Schlagworte: - Quantenmechanik - Quantenphysik Inhaltsverzeichnis
1 Die frühen Entdeckungen 1
1.1 Versagen der klassischen Physik - Ausblick 1 1.2 Das Plancksche Strahlungsgesetz (1900) 3 1.3 Der Photoeffekt (Einstein 1905) 8 1.4 Das Bohrsche Atommodell (1913) 12 1.5 Die h-Regel 21 2 Das Quanton und die Heisenbergschen Ungleichungen 27 2.1 Zwei Experimente: ein neues Prinzip 28 2.1.1 Beugung von Licht am Spalt 28 2.1.2 Streuung von Alpha-Teilchen an Atomkernen 31 2.1.3 Der Quantonbegri 35 2.2 Die Teilchen-Wellen-Symmetrierelationen 36 2.2.1 Die Planck-Einstein-Beziehung 36 2.2.2 Die De-Broglie-Beziehung 39 2.2.3 Die Quantisierung des Drehimpulses 55 2.3 Die Heisenbergschen Ungleichungen 61 2.3.1 Die klassischen spektralen Ungleichungen 61 2.3.2 Energie und Zeit 64 2.3.3 Impuls und Ort 81 2.3.4 Drehimpuls und Winkel 85 2.4 Das Stern-Gerlach-Experiment (1922) 98 2.5 Die Eigenschaften des Quantons (Zusammenfassung) 102 3 Wahrscheinlichkeit und Quantenamplitude 113 3.1 Polarisationsexperimente mit Licht (klassisch) 113 3.1.1 Lineare Polarisation 113 3.1.2 Zirkulare Polarisation 116 3.2 Projektionswahrscheinlichkeit und die Messung physikalischer Größen 119 3.2.1 Polarisation zur Basis (x,y) 119 3.2.2 Die z-Komponente des Drehimpulses 127 3.2.3 Polarisation zur Basis (R,L) 129 3.2.4 Polarisation und Drehimpuls des Photons 132 3.2.5 Zusammenfassung 135 3.3 Die Quantenamplitude und ihre Gesetze 137 3.3.1 Das Quanteninterferenzexperiment 137 3.3.2 Zirkulare Polarisation und inverse Projektionen 144 3.3.3 Reiner Zustand und Gemisch 150 3.3.4 Quanton mit Spin 1/2 151 4 Das Quanton in Raum und Zeit 157 4.1 Die Zeitabhängigkeit der Quantenamplitude 157 4.1.1 Eigenzustände der Energie 158 4.1.2 Das µSR(Müon-Spin-Rotation)-Experiment 159 4.1.3 Allgemeine Zeitabhängigkeit 173 4.2 Wellenfunktion im Orts- und Impulsraum 173 4.2.1 Ortsamplitude und Wahrscheinlichkeitsdichte 173 4.2.2 Impulsamplitude 180 4.2.3 Größen mit kontinuierlichen Eigenwertspektren 184 4.2.4 Wellenfunktionen in drei Dimensionen 185 4.3 Spinoren 187 5 Die Schrödinger-Wellengleichung 193 5.1 Die Schrödinger-Gleichung des freien Quantons 194 5.1.1 Das Quanton im unendlich tiefen Kastenpotential 195 5.1.2 Die Parität 203 5.1.3 Die allgemeinste Bewegung des freien Quantons 204 5.2 Die Schrödinger-Gleichung mit Potential 206 5.2.1 Die Kontinuitätsgleichung 209 5.2.2 Stetigkeitsbedingungen 211 5.2.3 Streuung an der Potentialstufe 212 5.2.4 Der Tunneleffekt 218 5.2.5 Der harmonische Oszillator 228 5.2.6 Der doppelte Potentialtopf 235 5.2.7 Das Wasserstoffatom 248 6 Elektromagnetische Prozesse 263 6.1 Klassische Theorie 264 6.1.1 Spontane Emission 264 6.1.2 Resonanzfluoreszenzstreuung 270 6.2 Halbklassische Theorie 273 6.2.1 Elektrische Dipolstrahlung 273 6.2.2 Der Laser 287 7 Systeme identischer Quantonen 293 7.1 Das Zwei-Quanton-System 294 7.1.1 Ortsraum 294 7.1.2 Spinraum 299 7.1.3 Ort und Spin 304 7.1.4 Wasserstoffatom 307 7.1.5 Positronium 318 7.1.6 Das Heliumatom 321 7.2 Bosonen und Fermionen 333 7.3 Das Pauli-Prinzip 335 7.3.1 Atombau 336 7.3.2 Metalle-Halbleiter-Isolatoren 339 7.3.3 Atomkerne (Schalenmodell) 343 7.4 Bosonische Systeme 345 7.4.1 Das Bose-Einstein-Kondensat im Gas 345 7.4.2 Suprafluidität und Supraleitung 349 8 Materie, Antimaterie und Strahlung 361 8.1 Dirac's Entdeckung 362 8.2 Die Struktur der Materie 364 8.3 Materie und Strahlung 367 8.3.1 Die vier fundamentalen Kräfte 367 8.3.2 Die Vektorbosonen 369 8.3.3 Die elementaren Prozesse 370 8.3.4 Elektromagnetische Prozesse 371 8.3.5 Die Pion-Nukleon-Streuung 373 8.3.6 Elektroschwache Prozesse und Zerfälle 375 8.3.7 Offene Fragen der Teilchenphysik 377 Lösungen der Aufgaben 381 A Statistische Fehler 395 B Die Wellenfunktionen des Wasserstoffatoms 403 C Der Zustandsvektor 413 D Schrödinger-Gleichung des Zwei-Quanton-Systems 415 E Die Operatoren der Quantenmechanik 421 F Einheiten und physikalische Konstanten 429 F.1 Das SI-System 429 F.2 Physikalische Konstanten 431 F.3 Umrechnungsfaktoren 432 Sachverzeichnis 435 |