Physik für das Lehramt · Band 3 Atom-, Kern- und Quantenphysik by Nienhaus, Hermann -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Title Page Copyright Contents Vorwort

Danksagungen

1 Einführung

1.1 Das Atom als philosophische Hypothese 1.2 Entstehung der Quantenmechanik 1.3 Tabellen Quellenangaben

2 Das Atom als wissenschaftliche Hypothese

2.1 Chemischer Atomismus 2.2 Kinetische Gastheorie 2.3 Brownsche Bewegung Quellenangaben

3 Das Atom als physikalisches Objekt

3.1 Die moderne Anschauung vom Atom 3.2 Elektrische Ladungen im Atom

3.2.1 Gasentladungen 3.2.2 Die Entdeckung des Elektrons 3.2.3 Massenspektrometrie

3.3 Die Entdeckung des Atomkerns – Rutherford-Streuung

3.3.1 Streuung und Struktur 3.3.2 Rutherford-Streuung 3.3.3 Konsequenzen aus dem Rutherford-Experiment

3.4 Elektronische Struktur von Atomen

3.4.1 Lichterscheinungen in der Gasentladungsröhre 3.4.2 Franck-Hertz-Versuch 3.4.3 Atomare Lichtemission und -absorption – Spektrallinien

Quellenangaben

4 Dualismus von Teilchen und Welle

4.1 Klassische Vorstellung

Teilchenbild Wellenbild Anmerkung

4.2 Elektromagnetische Wellen als Teilchen

4.2.1 Wärmestrahlung 4.2.2 Der photoelektrische Effekt 4.2.3 Der Compton-Effekt 4.2.4 Photonen

4.3 Teilchen als Welle

4.3.1 Beugung von Elektronen 4.3.2 Beugung großer Moleküle 4.3.3 Orts- und Impuls-Unschärfe

4.4 Übersicht 4.5 Das Bohrsche Modell des Wasserstoffatoms

4.5.1 Bohrsche Postulate 4.5.2 Bahnradien und Bahngeschwindigkeiten des Elektrons im Bohr-Modell des Wasserstoffs 4.5.3 Energiezustände des Elektrons im Wasserstoffatom

Quellenangaben

5 Quantenmechanik

5.1 Materiewellen

5.1.1 Wellenfunktion 5.1.2 Bedeutung der Wellenfunktion 5.1.3 Dispersion und Form der Wellenfunktion 5.1.4 Eindimensionales Materiewellenpaket 5.1.5 Heisenbergsche Unschärferelation

5.2 Die Schrödinger-Gleichung

5.2.1 Das kräftefreie Teilchen im Eindimensionalen 5.2.2 Teilchen im eindimensionalen konservativen Kraftfeld 5.2.3 Teilchen im dreidimensionalen, konservativen Kraftfeld

5.3 Einfache quantenphysikalische Systeme im Eindimensionalen

5.3.1 Das gebundene Teilchen im unendlich hohen Potenzialtopf 5.3.2 Eindimensionaler harmonischer Oszillator 5.3.3 Reflexion eines Teilchens an einer Potenzialstufe 5.3.4 Tunneleffekt

5.4 Formale Elemente der Quantenmechanik

5.4.1 Hamilton-Operator 5.4.2 Observable als Operatoren 5.4.3 Kompatible Observablen 5.4.4 Der Drehimpuls in der Quantenmechanik

Quellenangaben

6 Modellsystem Wasserstoffatom

6.1 Quantenmechanische Beschreibung des Wasserstoffatoms

6.1.1 Schrödinger-Gleichung 6.1.2 Eigenzustände und Quantenzahlen 6.1.3 Eigenenergien 6.1.4 Atomorbitale

6.2 Der Spin

6.2.1 Der Stern-Gerlach-Versuch 6.2.2 Der Spin als neue physikalische Observable

6.3 Feinstruktur

6.3.1 Spin-Bahn-Kopplung und relativistische Korrekturen 6.3.2 Weitere sehr kleine Korrekturen

6.4 Wasserstoffähnliche Systeme

6.4.1 Echte Wasserstoffsysteme 6.4.2 Alkalimetallatome

Quellenangaben

7 Atome mit mehreren Elektronen

7.1 Allgemeine Regeln für Ensembles von Quantenteilchen

7.1.1 Ununterscheidbarkeit 7.1.2 Zwei Sorten von Quantenobjekten und das Pauli-Prinzip

7.2 Das Periodensystem der Elemente

7.2.1 Aufbau 7.2.2 Hundsche Regeln 7.2.3 Charakteristische physikalische Eigenschaften der Elemente

7.3 Rumpfniveaus innerer Elektronen

7.3.1 Ionisation durch Auslösen von Rumpfelektronen 7.3.2 Röntgenfluoreszenz 7.3.3 Auger-Meitner-Effekt

8 Atomphysikalische Anwendungen

8.1 Licht und Materie

8.1.1 Absorption und Emission von Photonen 8.1.2 Auswahlregeln 8.1.3 Spontane Fluoreszenz und natürliche Linienbreite 8.1.4 Vergrößerte Linienbreiten

8.2 Laser 8.3 Atome in statischen magnetischen und elektrischen Feldern

8.3.1 Atome in statischen Magnetfeldern – Zeeman-Effekt 8.3.2 Atome in statischen elektrischen Feldern – Stark-Effekt

8.4 Moderne Spektroskopie atomarer Zustände

8.4.1 Doppler-freie Spektroskopie 8.4.2 Magnetische Resonanz und Cäsiumatomuhr

8.5 Unbewegte Atome und Ionen

8.5.1 Ionenfallen 8.5.2 Atomfallen 8.5.3 Optische Atomgitter

Quellenangaben

9 Struktur der Atomkerne

9.1 Zusammensetzung und Struktur der Atomkerne

9.1.1 Nukleonen 9.1.2 Nuklide 9.1.3 Ausdehnung und Ladungsverteilung der Kerne im Grundzustand

9.2 Bindungsenergie der Kerne 9.3 Magnetische und elektrische Momente

9.3.1 Kernspin und magnetisches Dipolmoment 9.3.2 Elektrisches Quadrupolmoment

9.4 Modellvorstellungen vom Atomkern

9.4.1 Tröpfchenmodell 9.4.2 Potenzialtopf-Modell 9.4.3 Schalenmodell

9.5 Das Deuteron Quellenangaben

10 Kernzerfall, Kernumwandlung und Radioaktivität

10.1 Kernzerfall

10.1.1 Statistik spontaner Zerfälle 10.1.2 Zerfallsarten 10.1.3 Zerfallsreihen 10.1.4 Stabilität von Kernen im Tröpfchenmodell

10.2 Wechselwirkung von Strahlung mit Materie

10.2.1 Stopping Power, Absorption und Reichweite 10.2.2 Nachweis ionisierender Strahlung

10.3 Einfache Kernreaktionen

10.3.1 Kernspaltung 10.3.2 Kernfusion 10.3.3 Lebenslauf der Sterne und stellare Nukleosynthese

10.4 Strahlenexposition und Strahlenschutz

10.4.1 Messgrößen 10.4.2 Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition

Quellenangaben

11 Elementarer Aufbau der Materie

11.1 Bausteine der Materie

11.1.1 Quarks und Leptonen 11.1.2 Anti-Materie 11.1.3 Hadronen

11.2 Kräfte und Felder

11.2.1 Grundkräfte 11.2.2 Stärke und Reichweite 11.2.3 Kernkraft zwischen Nukleonen 11.2.4 Das Mysterium der Masse – das Higgs-Feld

11.3 Erhaltungssätze 11.4 Zusammenfassung 11.5 Teilchenphysik und Kosmologie

11.5.1 Das Hubble-Gesetz und die Expansion des Universums 11.5.2 Das Urknallmodell und die Entwicklung des Universums 11.5.3 Weitere Entwicklung des Universums 11.5.4 Viele offene Fragen

Quellenangaben

Bildnachweis Stichwortverzeichnis

← Prev
Back
Next →

← Prev
Back
Next →