Atom- und Quantenphysik

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studenten der Physik, der Naturwissenschaften oder der Elektrotechnik ab 3. Semester. Die Atomphysik und die dazugehörige Quantenphysik bilden die Grundlage für viele moderne Gebiete der Physik, der Chemie, Biologie wie auch der Elektrotechnik. Es führt sorgfältig und leicht verständlich in die Ergebnisse und Methoden der empirischen Atomphysik ein. Gleichzeitig wird dem Leser das Rüstzeug der Quantentheorie vermittelt, wobei die Wechselwirkung zwischen Experiment und Theorie besonders herausgearbeitet wird. Die Autoren haben die neuesten Resultate mit berücksichtigt und behandeln insbesondere auch die für Grundlagenforschung und Anwendung gleichermaßen wichtige Laserphysik und nichtlineare Spektroskopie. Verbesserungen und Ergänzungen in der vorliegenden 3. Auflage beziehen sich u. a. auf die Behandlung der relativistischen Klein-Gordon und Dirac-Gleichungen, eine theoretische Ableitung der Lamb-Verschiebung, neue Entwicklungen in der Spektroskopie innerer Schalen, neue Anwendungen der NMR-Spektroskopie, z. B. Tomographie. Außerdem enthält diese Auflage eine große Anzahl von Übungsaufgaben einschließlich der Lösungen zur Vertiefung und zum Selbststudium.

1. Einleitung. - 2. Masse und Größe des Atoms. - 3. Die Isotopie. - 4. Kernstruktur des Atoms. - 5. Das Photon. - 6. Das Elektron. - 7. Einige Grundeigenschaften der Materiewellen. - 8. Das Bohrsche Modell des Wasserstoff-Atoms. - 9. Das mathematische Gerüst der Quantentheorie. - 10. Quantenmechanik des Wasserstoff-Atoms. - 11. Aufhebung der l-Entartung in den Spektren der Alkali-Atome. - 12. Bahn- und Spin-Magnetismus, Feinstruktur. - 13. Atome im Magnetfeld, Experimente und deren halbklassische Beschreibung. - 14. Atome im Magnetfeld, quantenmechanische Behandlung. - 15. Atome im elektrischen Feld. - 16. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten optischer Übergänge. - 17. Mehrelektronenatome. - 18. Röntgenspektren, innere Schalen. - 19. Aufbau des Periodensystems, Grundzustände der Elemente. - 20. Kernspin, Hyperfeinstruktur. - 21. Der Laser. - 22. Moderne Methoden der optischen Spektroskopie. - 23. Grundlagen der Quantentheorie der chemischen Bindung. - Mathematischer Anhang. - A. Die Diracsche Deltafunktion und die Normierung der Wellenfunktion eines kräftefreien Teilchens im unbegrenzten Raum. - B. Einige Eigenschaften des Hamiltonoperators, seiner Eigenfunktionen und Eigenwerte. - Lösungen zu den Aufgaben. - Literaturverzeichnis zur Ergänzung und Vertiefung. - Fundamental-Konstanten der Atomphysik (Vordere Einbandinnenseite) Energie-Umrechnungstabelle (Hintere Einbandinnenseite).