Quantenmechanik

Theoretische Physik III

Häftad, Tyska, 2027

AvPeter Reineker,Michael Schulz,Beatrix M. Schulz,Reinhold Walser

819 kr

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Quantenmechanik verstehen – von den experimentellen Grundlagen zur Vielteilchenphysik Die Theoretische Physik gehört zum obligatorischen Teil eines jeden Physikstudiums. Einerseits gekennzeichnet durch eine starke Formalisierung, einen hohen Abstraktionsgrad und einen umfangreichen mathematischen Apparat, eröffnet die Theoretische Physik andererseits einen tiefen Einblick in die Schönheit und Eleganz der Physik. Die Quantenmechanik ist typischerweise Thema der dritten Vorlesung zur Theoretischen Physik und stellt die Studierenden vor die erste grundlegende nichtklassische Theorie der Physik. Quantisierte Energien, Wahrscheinlichkeitsamplituden und Welleneigenschaften der Materie erschließen eine faszinierende Welt, die sich der Alltagserfahrung entzieht und zugleich die Grundlage der modernen Physik und Technik bildet. Die Neuauflage des vorliegenden Lehrbuchs deckt in didaktisch einzigartiger Weise die zentralen Gebiete der Quantenmechanik ab – von den experimentellen Befunden, die zur Entwicklung der Quantentheorie führten, über die Schrödinger-Gleichung und den Hilbert-Raum-Formalismus bis hin zu Näherungsmethoden, Spinphänomenen und Vielteilchensystemen. Verständlich: Quantenmechanik so erklärt, dass Studierende die Lerninhalte bereits beim ersten sorgfältigen Durcharbeiten erfassen könnenDidaktisch ausgefeilt: verbale Beschreibung des Inhalts und der Lernziele am Kapitelanfang; Kontrollfragen und zusätzliche Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen am Kapitelende; Hinweise zu weiterführenden LerninhaltenMit umfangreichem Zusatzmaterial: in Maple und Python implementierte Übungsaufgaben für Studierende sowie interaktive Jupyter-Notebooks für LehrendeAus dem Inhalt: Historisch-heuristische Einführung in die Quantenmechanik Die Schrödinger-Gleichung Grundlagen der Quantenmechanik und Hilbert-Raum-Formalismus Der lineare harmonische Oszillator Quantenmechanische Bewegung im Zentralfeld Näherungsmethoden zur Lösung quantenmechanischer Probleme Bewegung von Teilchen im elektromagnetischen Feld Spin und magnetisches Moment des Elektrons Vielteilchensysteme Konzeptionelle Probleme der Quantenmechanik

Produktinformation

Utgivningsdatum2027-01-20
Mått170 x 244 x undefined mm
FormatHäftad
SpråkTyska
Antal sidor752
Upplaga2
FörlagWiley-VCH Verlag GmbH
ISBN9783527413928

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1 EINLEITUNG1.1 Klassische Mechanik und Quantenmechanik1.2 Aufbau des Bands "Quantenmechanik"1.3 Grenzen der Quantenmechanik 2 HISTORISCH-HEURISTISCHE EINFÜHRUNG IN DIE QUANTENMECHANIK 2.1 Quanteneigenschaften des Strahlungsfelds2.2 Quanteneigenschaften der Materie 2.3 Welleneigenschaften der Materie 2.4 Grundzüge der Wellenmechanik 3 DIE SCHRÖDINGER-GLEICHUNG 3.1 Heuristische Formulierung der Schrödinger-Gleichung 3.2 Stationäre Lösung der Schrödinger-Gleichung 3.3 Die Kontinuitätsgleichung für die Wahrscheinlichkeit 3.4 Impulsdarstellung der Schrödinger-Gleichung 3.5 Lösung der Schrödinger-Gleichung für einfache Potentiale 4 GRUNDLAGEN DER QUANTENMECHANIK4.1 Der quantenmechanische Zustand4.2 Zustandsvektoren im Hilbert-Raum4.3 Operatoren im Hilbert-Raum4.4 Dirac-Schreibweise4.5 Anschluss an die physikalische Realität4.6 Erwartungswert, Streuung, Messwert4.7 Zeitentwicklung quantenmechanischer Systeme4.8 Vertauschbare Operatoren4.9 Verallgemeinerte Unschärferelation4.10 Wahrscheinlichkeiten in der Quantenmechanik4.11 Axiome der Quantenmechanik 5 DER LINEARE HARMONISCHE OSZILLATOR5.1 Schrödinger-Gleichung5.2 Beschränktheit der Energieeigenwerte und Grundzustand5.3 Eigenwertspektrum5.4 Normierung der Eigenfunktionen5.5 Ortsdarstellung der ersten Eigenfunktionen5.6 Vollständigkeitsrelation5.7 Beispiele für das Rechnen mit Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren5.8 Klassische und quantenmechanische Aufenthaltswahrscheinlichkeit5.9 Das zeitliche Verhalten 6 QUANTENMECHANISCHE BEWEGUNG IM ZENTRALFELD6.1 Klassische und quantenmechanische Bewegung im Zentralfeld6.2 Vertauschbarkeit von L und H im zentralsymmetrischen Feld6.3 Quantenmechanische Zerlegung des Operators p^26.4 Schrödinger-Gleichung für den Radialanteil6.5 Drehimpulsalgebra6.6 Lösung der Schrödinger-Gleichung für den Radialanteil: das Wasserstoffproblem6.7 Diskussion der Zustandsfunktionen6.8 Entartung beim Wasserstoffproblem 7 NÄHERUNGSMETHODEN ZUR LÖSUNG QUANTENMECHANISCHER PROBLEME7.1 Einleitung7.2 Zeitunabhängige (Schrödinger'sche) Störungstheorie7.3 Die Methode der kanonischen Transformation7.4 Zeitabhängige (Dirac'sche) Störungstheorie7.5 Das Wasserstoffmolekülion, Tunneleffekt7.6 Das Ritz'sche Variationsprinzip7.7 Die WKB-Methode 8 BEWEGUNG VON TEILCHEN IM ELEKTROMAGNETISCHEN FELD8.1 Die Schrödinger-Gleichung von Teilchen im elektromagnetischen Feld8.2 Freie Elektronen im homogenen Magnetfeld und Landau-Niveaus8.3 Magnetfeld und elektronische Zustandsdichte im Festkörper8.4 Gebundene Elektronen im statischen Magnetfeld. Normaler Zeeman-Effekt 9 SPIN UND MAGNETISCHES MOMENT DES ELEKTRONS9.1 Experimentelle Grundlage9.2 Mathematische Beschreibung des Spins9.3 Zusammensetzung von Drehimpulsen9.4 Pauli-Gleichung9.5 Feinstrukturaufspaltung ohne Magnetfeld9.6 Elektronen im schwachen Magnetfeld (anomaler Zeeman-Effekt)9.7 Wasserstoffatom im starken Magnetfeld (Paschen-Back-Effekt) 10 VIELTEILCHENSYSTEME10.1 Erhaltungssätze10.2 Wechselwirkungsfreiheit und Unabhängigkeit10.3 Identische quantenmechanische Teilchen10.4 Die Struktur des Hilbert-Raums für ein System aus N Teilchen10.5 Näherungsverfahren für Teilchensysteme mit Wechselwirkung10.6 Bändermodell des Festkörpers 11 KONZEPTIONELLE PROBLEME DER QUANTENMECHANIK11.1 Determinismus und Wahrscheinlichkeit11.2 Der Kollaps der Wellenfunktion11.3 Die Elemente der physikalischen Realität11.4 Verborgene Variablen11.5 Der Messprozess11.6 Anwendungen der Theorie des Messprozesses