Quantenmechanik

Friedhelm Kuypers unterrichtet seit 1986 Physik und Technische Mechanik für Ingenieure und Naturwissenschaftler an der OTH Regensburg. In seinen Vorlesungen legt er großen Wert auf Veranschaulichungen und hebt die Anwendungen physikalischer Gesetze in Technik und Alltag hervor. Er ist ebenfalls Autor des zweibändigen Lehrbuches "Physik für Ingenieure und Naturwissenschaftler" und der bereits in 10. Auflage erscheinenden "Klassischen Mechanik".

• Vorwort v1 Quantenmechanik undmoderne Welt 12 Die Anfange der Quantenmechanik 32.1 Plancksches Strahlungsgesetz 1900 42.2 Der Photoeffekt 1905 62.3 Das Bohrsche Atommodell 1913 92.4 Welleneigenschaften der Materie 1924 132.5 Der Compton-Effekt 1922 162.6 Das Doppelspalt-Experiment 182.7 Leitgedanken 252.8 Aufgaben 293 Die Schrödinger-Gleichung 313.1 Aufstellung der Schrödinger-Gleichung 1926 323.2 Stationare Zustande 393.3 Orts- und Impulsoperator 433.4 Die Kontinuitatsgleichung 533.5 Leitgedanken 583.6 Aufgaben 644 Freie Wellenpakete 694.1 Klassische Wellenpakete * 694.2 Wellenpakete freier Quantenobjekte 744.3 Interferenz von zwei Wellenpaketen * 834.4 Leitgedanken 864.5 Aufgaben 895 Stückweise konstante Potentiale 925.1 Unendlich tiefer Potentialtopf 935.2 Potentialstufe 1045.3 Wellenpakete an einer Potentialstufe * 1105.4 Potentialwall und Tunneleffekt 1145.5 Endlich tiefer Potentialtopf 1245.6 Abschließende Bemerkungen 1295.7 Leitgedanken 1315.8 Aufgaben 1366 Der harmonische Oszillator 1416.1 Lösung mit Potenzreihen 1426.2 Algebraische Lösung mit Leiteroperatoren 1516.3 Schwingende Zustande * 1566.4 Leitgedanken 1596.5 Aufgaben 1627 Die mathematische Struktur 1677.1 Der Hilbertraum 1687.2 Die Operatoren der Quantenmechanik 1787.3 Das Ehrenfestsche Theorem 1857.4 Leitgedanken 1907.5 Aufgaben 1938 Messprozess und Unbestimmtheitsrelation 2008.1 Der Messprozess 2018.2 Allgemeine Unbestimmtheitsrelation 2118.3 Unbestimmtheitsrelation für Energie und Zeit 2218.4 Wechselwirkungsfreie Messung * 1993 2298.5 Interpretationsprobleme 2338.6 Leitgedanken 2378.7 Aufgaben 2419 Der Drehimpulsoperator 2479.1 Einführung und Motivation * 2489.2 Eigenwerte des Drehimpulsoperators 2489.3 Eigenfunktionen des Bahndrehimpulsoperators 2559.4 Leitgedanken 2609.5 Aufgaben 26310 Das Wasserstoffatom 26710.1 Spektrum des Wasserstoffatoms 26710.2 Wellenfunktionen des Wasserstoffatoms 27610.3 Leitgedanken 28610.4 Aufgaben 28911 Elektromagnetische Felder 29311.1 Hamiltonoperator und Eichinvarianz 29311.2 HomogeneMagnetfelder 29611.3 Der Aharonov-Bohm-Effekt * 1959 29911.4 Leitgedanken 30411.5 Aufgaben 30612 Der Spin 30812.1 Einführung 30912.2 Der Stern-Gerlach-Versuch 1922 30912.3 Spin-1/2-Teilchen 31112.4 Magnetisches Moment des Spins 31912.5 Wellenfunktionen mit Spin 32412.6 Leitgedanken 32712.7 Aufgaben 33013 Addition von Drehimpulsen 33613.1 Einführung und Motivation * 33613.2 Addition von zwei Spins mit s=1/2 33713.3 Addition von Bahndrehimpuls und Spin 34113.4 Allgemeine Addition von zwei Drehimpulsen 34513.5 Leitgedanken 34613.6 Aufgaben 35014 Zeitunabhangige Störungstheorie 35214.1 Einführung 35214.2 Störung nicht entarteter Niveaus 35314.3 Störung entarteter Niveaus 36014.4 Feinstruktur des Wasserstoffatoms 36414.5 Der Zeeman-Effekt 37114.6 Leitgedanken 37714.7 Aufgaben 38415 Variationsprinzip 38815.1 Das Variationsprinzip 38815.2 Leitgedanken 39315.3 Aufgaben 39416 Identische Teilchen 39616.1 Unterscheidbare Teilchen 39716.2 Identische Teilchen 39816.3 Symmetrisierung und Antisymmetrisierung 40616.4 Leitgedanken 42116.5 Aufgaben 42417 Mehrelektronenatome 42917.1 Das Heliumatom 42917.2 Das Periodensystem * 43617.3 Die Hartree-Methode 44017.4 Leitgedanken 44417.5 Aufgaben 44718 Moleküle 44918.1 Das ionisierte Wasserstoffmolekül 44918.2 Das Wasserstoffmolekul 45418.3 Hybridorbitale * 45918.4 Van-der-Waals-Krafte * 46118.5 Leitgedanken 46418.6 Aufgaben 46919 Kristalle 47019.1 Klassische Frequenzaufspaltung 47019.2 Energiebander in Kristallen 47119.3 Leitgedanken 48119.4 Aufgaben 48520 Zeitabhangige Störungstheorie 48720.1 Allgemeine Störungsentwicklung 48820.2 Absorption und induzierte Emission 49420.3 Auswahlregeln für elektrische Dipolübergange 50520.4 Spontane Emission und Einsteinkoeffizienten 50820.5 Plötzliche Parameteranderung * 51320.6 Leitgedanken 51620.7 Aufgaben 52221 Der Dichteoperator 52521.1 Der Dichteoperator reiner Gesamtheiten 52521.2 Der Dichteoperator gemischter Gesamtheiten 52621.3 Leitgedanken 53721.4 Aufgaben 53922 Verschrankung 54322.1 Verschrankung 54422.2 No-Cloning-Theorem 1982 55122.3 Verschrankung und Doppelspalt-Experiment 55522.4 Die Dekoharenz-Theorie * 56222.5 Quantenkryptographie * 57122.6 Leitgedanken 57622.7 Aufgaben 58123 EPR und Bellsche Ungleichungen 58523.1 Das EPR-Paradoxon 1935 58523.2 Die Bellschen Ungleichungen 1964 58923.3 Leitgedanken 59423.4 Aufgaben 597Lösungen 599Lösungen 2: Die Anfange der Quantenmechanik 599Lösungen 3: Die Schrödinger-Gleichung 601Lösungen 4: Freie Wellenpakete 611Lösungen 5: Stuckweise konstante Potentiale 618Lösungen 6: Der harmonische Oszillator 633Lösungen 7: Die mathematische Struktur 647Lösungen 8: Messprozess und Unbestimmtheitsrelation 658Lösungen 9: Der Drehimpulsoperator 677Lösungen 10: Das Wasserstoffatom 689Lösungen 11: Elektromagnetische Felder 702Lösungen 12: Der Spin 707Lösungen 13: Addition von Drehimpulsen 725Lösungen 14: Zeitunabhangige Störungstheorie 729Lösungen 15: Variationsprinzip 740Lösungen 16: Identische Teilchen 744Lösungen 17: Mehrelektronenatome 757Lösungen 18: Moleküle 761Lösungen 19: Kristalle 764Lösungen 20: Zeitabhangige Störungstheorie 768Lösungen 21: Der Dichteoperator 775Lösungen 22: Verschrankung 782Lösungen 23: EPR und Bellsche Ungleichungen 787Literaturverzeichnis 790Stichwortverzeichnis 791

"Für den umfassenden Durchblick in diesem faszinierenden Fach sorgt dieses Lehrbuch. Es verknüpft optimal abstrakte physikalische Prinzipien mit konkreten Anwendungen und fördert so nicht zuletzt durch zahlreiche Beispiele Verständnis und Freude an der Physik."METALL (06.07.2020) ?Durchdacht konzipiert und sehr sorgfältig geschrieben spiegelt das Buch die langjährige Lehrerfahrung des Autors wieder und stellt eine gelungene und wertvolle Bereicherung des Angebots an Lehrbüchern zur Quantenmechanik dar.?Physik in unserer Zeit (24.09.2020)