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8 von 48
Essenzielle Quantenmechanik
für Elektrotechniker und Informatiker
VerfasserIn: Deák, Peter
Verfasserangabe: Peter Deák
Jahr: 2016
Verlag: Weinheim, Wiley-VCH Verl.
Mediengruppe: Buch
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 Vorbestellen Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a Standorte: NN.PR Deá / College 6a - Naturwissenschaften Status: Verfügbar Frist: Vorbestellungen: 0
Inhalt
Geschrieben für Elektrotechnik- und Informatikstudenten; zeigt an Beispielen aus der Festkörperelektronik und der Quanteninformationstechnologie, welche Rolle quantenmechanischer Konzepte in der modernen Energie-, Kommunikations- und Informationstechnik spielen.
 
 
 
Peter Déak ist Professor für Physik and der Uni Bremen und forscht zu elektronischen Materialien. Er hat 25 Jahre Erfahrung in der Ausbildung von Physik- und Ingenieurstudenten und ist Autor bzw. Herausgeber mehrerer Bücher.
 
 
 
 
 
 
/ AUS DEM INHALT: / / /
 
 
Vorwort X I
 
1 Einführung. Die klassische Physik und die Physik der Informationstechnologie 1
 
1.1 Der Zustand der Materie in der klassischen Physik 1
 
1.2 Axiome in der klassischen Physik 2
 
1.3 Stand und Wirkung der klassischen Physik bis zum Ende des 19. Jahrhunderts 4
 
1.4 Physikalischer Hintergrund der High-Tech-Ära 7
 
1.5 Entwicklung der Physik im Spiegel der Beleuchtungstechnik 8
 
1.5.1 Die Glühlampe 8
 
1.5.2 Die Entladungslampe 10
 
1.5.3 Leucht- und Laserdioden 11
 
1.6 Physikbedarf der Elektrotechnik heute und morgen 12
 
1.7 Wissen testen 15
 
 
 
2 Wärmestrahlung: Physik der Glühbirne und des Pyrometers 17
 
2.1 Wärmestrahlung geheizter Körper 17
 
2.2 Energieverteilung des elektromagnetischen Feldes in einem Metallkasten bei Temperatur T 19
 
2.3 Bestimmung der Durchschnittsenergie pro Freiheitsgrad 20
 
2.4 Praktische Anwendungen des Planck'schen Strahlungsgesetzes
 
2.5 Bedeutung des Planck'schen Strahlungsgesetzes für die Physik
 
2.6 Wissen testen 27
 
 
 
3 Photonen. Die Physik des Lasers 29
 
3.1 Der fotoelektrische Effekt 29
 
3.2 Praktische Anwendungen des Fotoeffekts 31
 
3.3 Der Compton-Effekt 32
 
3.4 Die Einstein'sche Photonhypothese 33
 
3.5 Planck'sches Strahlungsgesetz und die Photonen 34
 
 
 
 
 
3.6 Der Laser 36
 
3.7 Wissen testen 40
 
 
 
4 Elektronen. Die Physik der Entladungslampe 41
 
4.1 Die Entladungslampe 41
 
4.2 Frank-Hertz-Experiment 42
 
4.3 Modelle des Wasserstoffatoms 44
 
4.4 Praktische Folgen der Energiequantelung für die Entladungslampe 48
 
4.5 Die de Broglie-Hypothese 51
 
4.6 Das Davisson-Germer-Experiment 52
 
4.7 Teilchen-Welle-Dualismus des Elektrons 53
 
4.8 Wissen testen 55
 
 
 
5 Das Teilchenkonzept der Quantenmechanik 57
 
5.1 Teilchen und Wellen in der klassischen Physik 57
 
5.2 Doppelspaltexperiment mit einem einzigen Elektron 60
 
5.3 Die Born-Jordan-Interpretation der Elektronenwelle 61
 
5.4 Die Heisenberg'sche Unschärferelation 61
 
5.5 Das Teilchenkonzept der Quantenmechanik 62
 
5.6 Die Skalenabhängigkeit der Physik 64
 
5.7 In Richtung einer neuen Physik 65
 
5.8 Wellennatur der Elektronen in der Elektrotechnik 66
 
5.9 Darstellung der Elektronenwelle 67
 
5.10 Wissen testen 68
 
 
 
6 Die quantenmechanische Messung. Postulate 1 -3 71
 
6.1 Die Zustandsfunktion 72
 
6.2 Mathematische Begriffe bezüglich der Zustandsfunktionen 73
 
6.3 Die messbaren Größen der Quantenmechanik 74
 
6.4 Mathematische Begriffe bezüglich der Operatoren 75
 
6.5 Die Messung in der Quantenmechanik 76
 
6.6 Wissen testen 82
 
 
 
7 Quantenmechanische Operatoren. Postulate 4-5. Übergang zwischen klassischer Mechanik und Quantenmechanik 83
 
7.1 Heisenberg'sche Vertauschungsrelationen 83
 
7.2 Die Schrödinger'sehe Operatorwahl 84
 
7.3 Der Vektoroperator des Drehimpulses 85
 
7.4 Die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung 87
 
7.5 Zeitentwicklung der physikalischen Größen 88
 
7.6 Das Ehrenfest-Theorem 90
 
Wissen testen 92
 
 
 
8 Quantenmechanische Zustände 93
 
Ortseigenzustände 94
 
Impulseigenzustände 96
 
Stationäre Zustände 97
 
Freie Bewegung 99
 
Gebundene Zustände 101
 
Wissen testen 105
 
 
 
9 Der Potenzialtopf: Grundlage moderner Leuchtdioden 107
 
Quantentopf LEDs 107
 
Energieeigenwerte im Quantentopf 109
 
Anwendung in LED und Detektoren 113
 
Stationäre Elektronenzustände im Potenzialtopf 114
 
Unendlicher Potenzialtopf 115
 
Der unendliche Quantentopf und das klassische
 
Punktmassenkonzept 117
 
Wissen testen 119
 
 
 
10 Der Tunneleffekt und seine elektrotechnische Bedeutung 121
 
Das Rastertunnelmikroskop 121
 
Elektron an der Potenzial wand 122
 
Feldemission, Leckströme, Durchschlagsfeldstärke.
 
Flash-Speicher 127
 
Resonanztunneln. Quantum-FET, Kaskadenlaser 130
 
Wissen testen 135
 
 
 
11 Das Wasserstoffatom. Quantenzahlen. Elektronenspin 137
 
Eigenzustände von Lz 138
 
Eigenzustände von L2 139
 
Energieeigenzustände des Elektrons im Wasserstoffatom 142
 
Drehimpuls der Elektronen. Der Spin 147
 
Wissen testen 151
 
 
 
12 Quantenmechanik für Mehrteilchensysteme. Chemische Eigenschaften
 
der Atome. Quanteninformationstechnik 153
 
Mehrteilchensysteme. Chemische Eigenschaften der Atome.
 
Quanteninformationstechnik. 153
 
Das Pauli-Prinzip 154
 
Näherung unabhängiger Elektronen (Ein-Teilchen-Näherung) 156
 
Atome mit mehreren Elektronen 159
 
Chemische Eigenschaften der Atome 160
 
Periodensystem der Elemente 161
 
Bedeutung der Superpositionszustände für die Zukunft der
 
Elektronik 163
 
Wissen testen 167
 
 
 
Anhang A Formelsammlung aus der Newton'schen Mechanik 169
 
A .l Grundbegriffe 169
 
A .l.l Punktmasse 169
 
A.1.2 Bezugssytem 169
 
A.1.3 Bahn 169
 
A.1.4 Kinematik 170
 
A.2 Newton'sche Axiome der klassischen Mechanik 171
 
A 3 Erhaltungsgesetze der dynamischen Größen 171
 
A.4 Beispiele: Dynamik des Teilchens unter verschiedenen Krafttypen 172
 
A.4.1 Elektronen im homogenen Kraftfeld 172
 
A.4.2 Harmonische Schwingung 173
 
A 3 Wellen im elastischen Medium 173
 
A 3 Wellenoptik 175
 
A.6.1 Beugung am Doppelspalt 176
 
A.6.2 Röntgenbeugung am Kristallgitter 176
 
A.7 Energieverteilung unter vielen Teilchen im Gleichgewicht 177
 
A 3 Kanonisch konjugierte Größen 178
 
A. 9 Spezielle Relativitätstheorie 179
 
 
 
Anhang B Mathematische Formelsammlung 181
 
B. l Zahlen 181
 
B.2 Differenzial- und Integralrechnung 182
 
B.3 Operatoren 184
 
B.4 Differenzialgleichungen 185
 
B3 Vektoren und Matrizen 185
 
 
 
Anhang C Notationsverzeichnis 187
 
Richtig gelöst 193
 
Mehr zum Thema 201
 
Quellennachweis 203
 
Stichwortverzeichnis 207
 
Details
VerfasserIn: Deák, Peter
VerfasserInnenangabe: Peter Deák
Jahr: 2016
Verlag: Weinheim, Wiley-VCH Verl.
Systematik: NN.PR
ISBN: 978-3-527-41322-5
2. ISBN: 3-527-41322-7
Beschreibung: 1. Auflage, XIII, 214 Seiten : Illustrationen
Fußnote: Enthält Literaturverzeichnis: Seite 201
Mediengruppe: Buch