9. Atom- und Quantenphysik

Für ein tieferes Verständnis des Periodensystems und der mikroskopischen Vorgänge bei chemischen Reaktionen ist die Quanten- und Atomphysik von grundlegender Bedeutung. Wir betrachten zunächst Aufgaben zu Eigenschaften von Elementarteilchen wie dem Spin, Bahndrehimpuls, magnetischen Moment und zur Energie von Elementarteilchen, zu den Heisenberg’schen Unschärferelationen sowie zur Radioaktivität und insbesondere zum Alpha- und Betazerfall. Der Massendefekt ist ein Beispiel zur Umwandlung von Masse in Bindungsenergie, während der Photoeffekt und der Compton-Effekt Beispiele sind für die Umwandlung von kinetischer Energie in Strahlungsenergie und umgekehrt. Atomspektren und Auswahlregeln liefern Informationen über das Termschema von Atomen und welche optischen Übergänge zwischen den einzelnen Atomzuständen möglich sind. Ferner betrachten wir Elektronenkonfigurationen von Atomen, die Spin-Bahn-Wechselwirkung, die Addition von Drehimpulsen und die Multiplizität von Atomzuständen. Schließlich behandeln wir Aufgaben zum Termschema des Wasserstoffatoms, zur Ionisierungsenergie von Lithium und zur Bestimmung des Grundzustandes von Atomen.