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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

10. Welle und Teilchen

Zusammenfassung
Das grundlegende Verständnis von Licht einerseits und massebehafteten Teilchen andererseits beruht auf dem Welle-Teilchen Dualismus. Dieser Dualismus besagt, daß auf der einen Seite das Licht, das dem Kenner der klassischen Physik nur in der Form einer elektromagnetischen Welle begegnet, je nach den äußeren Beobachtungsbedingungen auch wie ein örtlich konzentriertes Teilchen erscheinen kann, und umgekehrt, daß ein korpuskulares, massebehaftetes Teilchen auch Welleneigenschaften besitzt, die aber nur bei geeigneten Versuchsbedingungen in Erscheinung treten. Die historisch wichtigsten experimentellen Nachweise zu diesem Phänomen haben wir in Kapitel 1 dargelegt. Es zeigt sich, daß diese Eigenschaften keine sich widersprechende Erscheinungsformen von Licht bzw. Teilchen sind, sondern daß man sie als zwei sich ergänzende Charakteristika verstehen muß in dem Sinne, daß bei Auftreten der Teilcheneigenschaften die Beschreibung als Welle keinen physikalischen Sinn ergibt und umgekehrt, daß im Fall des Nachweises der Welleneigenschaft das Korpuskelbild zu Widersprüchen führt.
Gerd Otter, Raimund Honecker

11. Klassische Atomphysik

Zusammenfassung
Auch wenn wir wissen, daß nur die Quantenmechanik das Atom richtig beschreibt, so ist es doch interessant und lehrreich, die historische Entwicklung von der Vorstellung des Atoms und der Atommodelle zu verfolgen. Der Übergang von der spekulativen zur empirisch begründeten Atomvorsstellung vollzog sich zu Beginn des 19. Jahrhunderts und führte zu der Formulierung der Daltonschen Gesetze (1809) sowie der Gesetze über die Volumenverhältnisse reagierender Gase durch Joseph Louis Gay-Lussac (1808). In den 60er Jahren des 19. Jahrhunderts diente die konkrete Vorstellung vom Atom als Ausgangsbasis für die Entwicklung der kinetischen Gastheorie. Uber diesen Formalismus konnten bereits Abschätzungen von der Masse und der Abmessung des Atoms sowie der Zahl der Atome bzw. Moleküle pro Volumeneinheit getroffen werden.
Gerd Otter, Raimund Honecker

12. Aspekte der Quantentheorie

Zusammenfassung
Dieses Kapitel versteht sich als Abrundung von Kap.3 über die Schrödinger-Gleichung und über Operatoren. Zunächst besprechen wir einige Anwendungen der Schrödinger-Gleichung auf eindimensionale, einfache Probleme. Weil der Begriff des Operators in der Quantenmechanik zentrale Bedeutung hat, vertiefen wir die kurzen Darstellungen von Abschn. 3.4 und erläutern sie anhand einiger Beispiele. Als besonders eigentümlich zeigt sich dabei der Zeitumkehroperator.
Gerd Otter, Raimund Honecker

13. Drehimpuls und Rotationen

Zusammenfassung
Der Drehimpuls \(\vec J\) spielt bei atomaren Teilchen bzw. Teilchensystemen eine besonders wichtige Rolle, allein schon dadurch, daß die Angabe von Drehimpulsquantenzahlen ein entscheidendes Merkmal für den Zustand eines Teilchens bzw. Teilchensystems darstellt. Für die einfachsten Gebilde wie z.B. für das Wasserstoffatom ist die Behandlung noch verhältnismäßig einfach, sie wird jedoch schwieriger bei komplexen Systemen wie etwa bei Mehrelektronatomen oder Molekülen.
Gerd Otter, Raimund Honecker

14. Effekte bei Ein—Elektron—Atomen

Zusammenfassung
Die Ein-Elektron-Atome sind die überschaubarsten Gebilde der Atomphysik. An ihnen lassen sich daher am einfachsten die Grundmechanismen der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Kern aufzeigen. Ihre Behandlung nimmt daher im Band I Kap.5 einen entsprechend breiten Raum ein. Während dort die Entfaltung des Lehrstoffs jedoch mehr nach didaktischen Gesichtspunkten ausgearbeitet ist, lassen wir uns im vorliegenden Kapitel mehr von physikalischen Merkmalen leiten. Zunächst gehen wir in Abschn.14.1 auf die Eigenschaften des Wasserstoffatoms bzw. der wasserstoffartigen Atome und wegen der Ähnlichkeit der Beschreibung auch auf die exotischen Atome ein. Sodann widmen wir uns in Abschn.14.2 Problemen der Aussendung spontaner und induzierter Strahlung einschließlich ihrer Auswahlregeln und besprechen einige Eigenschaften der ausgesandten Strahlung. Erst in Abschn.14.3 schauen wir uns die Effekte genauer an, die beim Anlegen äußerer elektrischer und magnetischer Felder auftreten. Auch hier konzentrieren wir uns hauptsächlich auf das H-Atom als typisches Beispiel.
Gerd Otter, Raimund Honecker

15. Effekte bei Mehrelektronenatomen

Zusammenfassung
Die Behandlung von Mehrelektronenatomen erweist sich als recht komplex und zwingt zu Näherungsverfahren. Die Berechnung von Wellenfunktionen und Energien geht über den Rahmen dieser kleinen Abhandlung hinaus. Wir haben uns daher auf einfache Beispiele beschränkt wie die Behandlung von Zuständen und Wellenfunktionen bei Atomen mit wenigen Elektronen (Aufgaben 136 – 143). Die Möglichkeit unterschiedlicher Drehimpulskopplungen (L-S-Kopplung, j-j-Kopplung) haben wir bereits in Kap.13 Aufgabe 91 an einem möglichst einfachen Beispiel vorweggenommen Anfängeraufgaben zur Zustandsbesetzung schwerer Atome schließen sich an (Aufgaben 146 – 148). Ebenfalls einfache Aufgaben bietet die Röntgenstrahlung im Zusammenhang mit der Bragg-Reflexion und den Moseley-Gesetzen (Aufgaben 150 – 152).
Gerd Otter, Raimund Honecker

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