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Der bekannte Autor H. Pietschmann wendet sich mit diesem Buch an Physiklehrer an höheren Schulen und an Physikstudenten im Anschluß an deren Grundausbildung. Quantenmechanik entzieht sich der Anschaulichkeit, wie wir sie von der klassischen Physik her kennen, aber - und das ist das Kernthema des Buchs - man kann sie sehr wohl verstehen. H. Pietschmann gelingt es, dies mit einfachen Mitteln zu erreichen, und damit gibt er Lehrerinnen und Lehrern eine Unterrichtshilfe und Studenten eine Einführung in die anspruchsvollen Hochschultexte an die Hand. Die mathematische Behandlung spielt keine zentrale Rolle, vielmehr wird versucht, der Interpretation und dem Denken in quantenmechanischen Kategorien breiten Raum zu geben. Behandelt werden z.B. die Quantenhypothese unter Einbeziehung der Geschichte dieses Konzepts, die Schrödingertheorie, die Interpretation der Wellenfunktion und der Messprozess, die Ein- und Mehrelektronenatome sowie Fragen der Zeitabhängigkeit.

 

 

Aus dem Inhalt:

1. Die Physik am Ende des 19. Jahrhunderts 1 / 1.1 Die Begriffe der Kontinuumsphysik 2 / 1.2 Die Begriffe der Physik des diskreten Massenpunktes 5 / 1.3 Erster Einbruch in diese Ordnung 7 // 2. Die Quantenhypothese und die ersten Atommodelle 15 / 2.1 Das Plancksche Wirkungsquantum 15 / 2.2 Der photoelektrische Effekt und die Photonen 16 / 2.3 Die Entdeckung des Atomkerns 18 / 2.4 Das Spektrum des Wasserstoffatoms 22 / 2.5 Das Bohrsche Atommodell 23 / 2.6 Die Heisenbergsche Unschärferelation 25 / 2.7 Versuch eines Kontinuummodells für das Atom 29 // 3. Eine Frage an die Mathematik 33 / 3.1 Problemstellung 33 / 3.2 Operatoren 34 / 3.3 Eigenwertprobleme 35 / 3.4 Matrizen als Operatoren 37 / 3.5 Hermitesche Operatoren 39 // 4. Die (zeitunabhängige) Schrödingergleichung 47 / 4.1 Die Quantisierungsvorschrift nach Schrödinger 47 / 4.2 Die Eigenwertgleichung für die Energie 50 / 4.3! Der harmonische Oszillator 53 // 5. Die Interpretation der Wellenfunktion 61 / 5.1 Das Doppelspaltexperiment 61 / 5.2 Der K-Einfang als Beispiel einer "Ortsmessung" 66 / 5.3 Das dritte Postulat des quantenmechanischen Messprozesses 68 / 5.4 Erstes Beispiel: Der Stern-Gerlach-Versuch 70 / 5.5! Zweites Beispiel: Der harmonische Oszillator 72 / 5.6 Erwärtungswerte 74 / 5.7 Der "Welle-Teilchen-Dualismus" 75 / 5.8 Schrödingers Katze und der Heisenbergsche Schnitt 77 / 5.9 Die Postulate des quantenmechanischen Messprozesses 82 // 6. Die Energieeigenwerte und -zustände des Wasserstoffatoms 85 / 6.1! Die Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom 85 / 6.2! Die Vertauschungsregeln des Drehimpulses 88 / 6.3! Der Radialanteil der Wellenfunktion 90 / 6.4 Die Eigenzustände des Wasserstoffatoms 94 / 6.5 Das Korrespondenzprinzip 97 / 6.6 Wasserstoffähnliche Atome 97 // 7. Mehrteilchensysteme 101 / 7.1 Die Ununterscheidbarkeit der Teilchen 101 / 7.2 Das Ausschließungsprinzip von Pauli 104 / 7.3 Die Antinomien der Verschränkung 105 / 7.4 Das Wasserstoffmolekül 108 // 8. Die Zeitabhängigkeit 111 / 8.1 Der Messprozess als Ersatz für zeitliche Entwicklung 111 / 8.2 Die zeitabhängige Schrödingergleichung 114 / 8.3! Die Bewegungsgleichung nach Heisenberg 115 / 8.4! Das Ehrenfesttheorem 117 // Ausblick 119 / Anhang 123 / A.1 Der Rutherfordsche Streuquerschnitt 123 / A.2 Rechenregeln für die ¿Delta¿-Funktion 125 / A.3 Leiteroperatoren 127 / A.4 Die Eigenwerte und -funktionen des Drehimpulses 128 / A.5 Die Zeitabhängigkeit des ausgelenkten harmonischen Oszillators 133 / Sachverzeichnis 137