Inhalt

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Vorwort
11
1.
13
Die Grenzen der klassischen Physik
Die Strahlung des schwarzen Körpers: Gesetze von Wien und RayleighJeans; die Plancksche Strahlungsformel. Der lichtelektrische Effekt.
Der Compton-Effekt. Beugung von Elektronen. Das Bohr sehe Atommodell: die Bohrschen Postulate; experimentelle Konsequenzen; das Korrespondenzprinzip. Der Welle-Teilchen-Dualismus.
2.
Wellenpakete und die Unschärfebeziehungen
40
Das Gaußsche Wellenpaket; die Ausbreitung der Wellenpakete; Gruppengeschwindigkeit; de Broglie-Beziehung. Die Unschärfebeziehungen: Ortsbestimmung des Elektrons; das Doppelspaltexperiment; die "Realität"
der Bohrschen Bahnen; die Unscharfebeziehung Energie - Zeit; Anwendung der Unschärfebeziehungen zu numerischen Abschätzungen.
3.
Die Wellengleichung von Schrödinger
57
Die Gleichung für das freie Teilchen. Die Wahrscheinlichkeitsdeutung.
Erhaltung des Teilchenstroms. Der Impulsoperator. Erwartungswerte
sind reell. Gleichung für ein Teilchen in einem Potential.
4.
Eigenfunktionen und Eigenwerte
69
Die Energie-Eigenwertgleichung. Das Teilchen im unendlich hohen Potentialkasten; Eigenfunktionen und Eigenwerte; Orthogonalität der Eigenfunktionen; der Entwicklungssatz und Deutung der Entwicklungskoeffizienten. Parität. Impuls-Eigenfunktionen; nichtnormierbare Zustände; Entartung und simultane Eigenfunktionen.
5.
Eindimensionale Potentiale
87
Die Potentialstufe; Reflexions- und Transmissionskoeffizient. Der Potentialgraben und gebundene Zustände. Die Potentialschwelle; Tunneleffekt; Emission aus kalter Oberfläche; Tunnel durch dünne Schichten;
Alphazerfall. Eindimensionale Molekülmodelle und das DeltafunktionPotential. Das Kronig-Penney-Modell. Der harmonische Oszillator.
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6. Die allgemeine Struktur der Wellenmechanik
122
Eigenfunktionen und Entwicklungssatz; Analogie zu Vektorräumen. Lineare Operatoren; hermitische Operatoren; Vollständigkeit; Entartung;
vollständige Sätze kommutierender Observabler. Die Unschärfebeziehungen. Der klassische Grenzfall der Quantentheorie.
7. Operatormethoden in der Quantenmechanik
136
Der harmonische Oszillator: Aufwärts- und Abwärtsoperatoren; Eigenzustände und Eigenwerte. Interpretation der Wellenfunktion als Wahrscheinlichkeitsamplitude, Zeitliche Entwicklung eines Systems durch
Operatoren ausgedrückt; das Schrödingerbild und das Heisenbergbild.
8. N-Teilchensysteme
149
Schrödinger Gleichung für N Teilchen. Impulserhaltung; Separation
der Schwerpunktbewegung; reduzierte Masse. Identische Teilchen;
Symmetrie bei deren Austausch. Das Pauliverbot. Fermionen und Bosonen im Potentialkasten; die Fermi-Energie.
9. Die Schrödinger-Gleichung in drei Dimensionen
162
Separation der Schwerpunktbewegung; Invarianz unter Drehung; Separation des Drehimpulses. Die Radialgleichung. Die Fermi-Energie
für den dreidimensionalen Potentialkasten.
10. Drehimpuls
173
Der Ausdruck für L1; algebraische Methode zur Lösung des Eigenwertproblems für L, und L1; Aufwärts- und Abwärtsoperatoren;
Legendre-Polynome.
11. Die Gleichung für den Radialteil
184
Verhalten am Koordinatenursprung; Verhalten für großes r. Das freie
Teilchen, Besselsche Kugelfunktionen; einlaufende und auslaufende Kugelwellen; Phasenfaktoren. Der Potentialgraben: Gebundene Zustände;
tiefer Graben; Schalenstruktur; Lösungen im Kontinuum.
12. Das Wasserstoffatom
199
Vereinfachung der Radialgleichung, Quantenzahlen. Entartung. Wellenfunktion und Beziehung zu "Bahnen".
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13. Wechselwirkung der Elektronen mit dem elektromagnetischen Feld . .
212
Maxwellsche Gleichungen. Kopplung der Elektronen ans Vektorpotential. Elektron und Bewegungsgleichung im homogenen Magnetfeld; der
(normale) Zeeman-Effekt; Erläuterung des Korrespondenzprinzips.
Flußquantisierung; der Bohm-Aharanov-Effekt.
14. Operatoren, Matrizen und Spin
229
Matrixdarstellung der Operatoren für den harmonischen Oszillator.
Matrixdarstellung der Drehimpuls-1-Operatoren; Spin Yt -Matrizen;
Spinoren. Präzession des Spins im Magnetfeld; parmagnetische Resonanz .
15. Die Zusammensetzung von Drehimpulsen
244
Die Addition von zwei Spins Vi; Singulett- und Triplett-Eigenfunktionen.
Addition von Spin- und Bahndrehimpuls. Pauliverbot und Drehimpulszustände.
16. Zeitunabhängige Störungstheorie
255
EnergieverSchiebung erster Ordnung. Störungstheorie zweiter Ordnung.
Entartung und Störungstheorie. Der Stark-Effekt: Fehlen eines linearen
Effekts im Grundzustand; elektrisches Dipolmoment; Verschiebung
zweiter Ordnung. Linearer Stark-Effekt für n - 2.
17. Das reale Wasserstoffatom
270
Relativistische Massekorrektur, Spin-Bahn-Kopplung. Anomaler
" Zeeman-Effekt; Hyperfeinwechselwirkung.
18. Das Heliumatom
282
Erste Näherung. Verschiebung erster Ordnung wegen e-e Abstoßung.
Die ersten angeregten Zustände. Austauschenergie. Das Ritzsche
Variationsprinzip. Autoionisation.
19. Die Struktur der Atome
298
Das Variationsprinzip und die Hartree-Gleichungen. Das periodische
System der Elemente. Qualitative Diskussion der Folgerungen aus der
Schalenstruktur der Atome.
20. Moleküle
Angenäherte Schrödinger-Gleichung; Elektronen-, Schwingungs- und
Drehbewegung. Das H2+ -Molekül: Probefunktion zum Variieren;
Kernspins und Spektren; spezifische Wärme der Moleküle.
311
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21. Die Struktur der Moleküle
325
Das H2-Molekül. Molekülorbitale. Bindungen. Qualitative Beschreibung einiger einfacher Moleküle. Hybridorbitale.
22. Die Strahlung der Atome
339
Zeitabhängige Störungstheorie; die elektromagnetischen Wechselwirkungen; halbklassische Beschreibung; Phasenraum; Goldene Regel.
Matrixelementberechnung; Auswahlregeln; Die Übergangsrate 2/> —»l s.
Einfluß des Spins.
23. Ausgewähltes über strahlende Übergänge
362
Lebensdauer und Linienbreite; Stoßverbreiterung; Dopplerverschiebung.
Mößbauer-Effekt. Induzierte Absorption und Emission. Der Laser.
24. Theorie der Stoßprozesse
375
Wirkungsquerschnitt für Stoß; das optische Theorem; inelastische Wirkungsquerschnitte. Streuung am schwarzen Scheibchen. Streuung bei
geringer Energie; Resonanzstreuung am Potentialgraben; effektive
Reichweite. Spinabhängigkeit in der Neutron-Proton-Streuung. Die
Bornsche Näherung. Streuung zwischen identischen Teilchen. Kohärente Streuung und Bragg-Beziehung.
25. Die Absorption von Strahlung durch Materie
404
Der lichtelektrische Effekt; Winkelabhängigkeit; Energieabhängigkeit.
Comptonstreuung. Antiteilchen, Paarerzeugung.
26. Elementarteilchen und deren Symmetrien
418
Elektronen und Positionen; Positronium und seine Zerfallskanäle; Ladungskonjugation. Baryonen, Antibaryonen und Mesonen. Erhaltung
des Isospins. Das Problem von Erzeugung und Zerfall des A°;
assoziierte Produktion; die Quantenzahl Strangeness; Auswahlregeln.
Unitäre Symmetrie; die Entdeckung des sr; das Quark-Modell. Nichterhaltung der Parität im K -Zerfall; allgemeine Tests. Das System
Spezielle Themen
1.
2.
3.
4.
5.
Relativistische Kinematik
Das Äquivalenzprinzip
Die Wentzel-Kramers-Brillouin-Näherung
Lebensdauern, Linienbreiten und Resonanzen . . ;
Die Yukawa-Theorie
455
459
463
466
474
Inhalt
Anhang
A
B
Das Fourierintegral und die Deltafunktion
Operatoren
480
486
Literatur
491
Physikalische Konstanten
497
Register
498