Quantenmechanik

Das Lehrbuch zur Quantenmechanik des erfahrenen Hochschullehrers und Autors Friedhelm Kuypers gibt eine verständliche Einführung in eines der faszinierendsten Gebiete der Physik, gespickt mit rund 300 Aufgaben mit ausführlichen Lösungen.

Friedhelm Kuypers unterrichtet seit 1986 Physik und Technische Mechanik für Ingenieure und Naturwissenschaftler an der OTH Regensburg. In seinen Vorlesungen legt er großen Wert auf Veranschaulichungen und hebt die Anwendungen physikalischer Gesetze in Technik und Alltag hervor. Er ist ebenfalls Autor des zweibändigen Lehrbuches "Physik für Ingenieure und Naturwissenschaftler" und der bereits in 10. Auflage erscheinenden "Klassischen Mechanik".

1 EINFÜHRUNG 2 DIE ANFÄNGE DER QUANTENMECHANIK 2.1 Plancksches Strahlungsgesetz 1900 2.2 Der Photoeffekt 1905 2.3 Das Bohrsche Atommodell 1913 2.4 Welleneigenschaften der Materie 1924 2.5 Der Compton-Effekt 1922 2.6 Das Doppelspalt-Experiment 2.7 Leitgedanken 2.8 Aufgaben 3 DIE SCHRÖDINGER-GLEICHUNG 3.1 Aufstellung der Schrödinger-Gleichung 1926 3.2 Stationäre Zustände 3.3 Orts- und Impulsoperator 3.4 Die Kontinuitätsgl 3.5 Leitgedanken 3.6 Aufgaben 4 FREIE WELLENPAKETE 4.1 Klassische Wellenpakete* 4.2 Wellenpakete freier Quantenobjekte 4.3 Interferenz von zwei Wellenpaketen* 4.4 Leitgedanken 4.5 Aufgaben 5 STÜCKWEISE KONSTANTE POTENTIALE 5.1 Unendlich tiefer Potentialtopf 5.2 Potentialstufe 5.3 Wellenpakete an einer Potentialstufe* 5.4 Potentialwall und Tunneleffekt 5.5 Endlich tiefer Potentialtopf 5.6 Abschließende Bemerkungen 5.7 Leitgedanken 5.8 Aufgaben 6 DER HARMONISCHE OSZILLATOR 6.1 Lösung mit Potenzreihen 6.2 Algebraische Lösung mit Leiteroperatoren 6.3 Schwingende Zustände* 6.4 Leitgedanken 6.5 Aufgaben 7 DIE MATHEMATISCHE STRUKTUR 7.1 Der Hilbertraum 7.2 Die Operatoren der Quantenmechanik 7.3 Das Ehrenfestsche Theorem 7.4 Leitgedanken 7.5 Aufgaben 8 MESSPROZESS UND UNBESTIMMTHEITSRELATION 8.1 Der Messprozess 8.2 Allgemeine Unbestimmtheitsrelation 8.3 Unbestimmtheitsrelation für Energie und Zeit 8.4 Wechselwirkungsfreie Messung* 8.5 Probleme der Kopenhagener Quantenmechanik 8.6 Leitgedanken 8.7 Aufgaben 9 DER DREHIMPULSOPERATOR 9.1 Einführung und Motivation 9.2 Eigenwerte des Drehimpulsoperators 9.3 Eigenfunktionen des Bahndrehimpulsoperators 9.4 Leitgedanken 9.5 Aufgaben 10 DAS WASSERSTOFFATOM 10.1 Spektrum des Wasserstoffatoms 10.2 Eigenfunktionen des Wasserstoffatoms 10.3 Leitgedanken 10.4 Aufgaben 11 ELEKTROMAGNETISCHE FELDER 11.1 Hamiltonoperator und Eichinvarianz 11.2 Homogene Magnetfelder 11.3 Der Aharonov-Bohm-Effekt* 1959 11.4 Leitgedanken 11.5 Aufgabe 12 DER SPIN 12.1 Einführung 12.2 Der Stern-Gerlach-Versuch 1922 12.3 Spin-1/2-Teilchen 12.4 Magnetisches Moment des Spins 12.5 Wellenfunktionen mit Spin 12.6 Leitgedanken 12.7 Aufgaben 13 ADDITION VON DREHIMPULSEN 13.1 Einführung und Motivation* 13.2 Addition von zwei Spins mit s = ¿ 13.3 Addition von Bahndrehimpuls und Spin 13.4 Allgemeine Addition von zwei Drehimpulsen 13.5 Leitgedanken 13.6 Aufgaben 14 ZEITUNABHÄNGIGE STÖRUNGSTHEORIE 14.1 Einführung 14.2 Störung nicht entarteter Niveaus 14.3 Störung entarteter Niveaus 14.4 Feinstruktur des Wasserstoffatoms 14.5 Der Zeeman-Effekt 14.6 Leitgedanken 14.7 Aufgaben 15 VARIATIONSPRINZIP 15.1 Das Variationsprinzip 15.2 Leitgedanken 15.3 Aufgaben 16 IDENTISCHE TEILCHEN 16.1 Unterscheidbare Teilchen 16.2 Identische Teilchen 16.3 Symmetrisierung und Antisymmetrisierung 16.4 Leitgedanken 16.5 Aufgaben 17 MEHRELEKTRONENATOME 17.1 Das Heliumatom 17.2 Das Periodensystem* 17.3 Die Hartree-Methode 17.4 Leitgedanken 17.5 Aufgaben 18 MOLEKÜLE 18.1 Das ionisierte Wasserstoffmolekül 18.2 Das Wasserstoffmolekül 18.3 Hybridorbitale* 18.4 Van-der-Waals-Kräfte* 18.5 Leitgedanken 18.6 Aufgaben 19 KRISTALLE 19.1 Klassische Frequenzaufspaltung 19.2 Energiebänder in Kristallen 19.3 Leitgedanken 19.4 Aufgaben 20 ZEITABHÄNGIGE STÖRUNGSTHEORIE 20.1 Allgemeine Störungsentwicklung 20.2 Absorption und induzierte Emission 20.3 Auswahlregeln für elektrische Dipolübergänge 20.4 Spontane Emission und Einsteinkoeffizienten 20.5 Plötzliche Parameteränderung* 20.6 Leitgedanken 20.7 Aufgaben 21 DER DICHTEOPERATOR 21.1 Der Dichteoperator reiner Gesamtheiten 21.2 Der Dichteoperator gemischter Gesamtheiten 21.3 Leitgedanken 21.4 Aufgaben 22 VERSCHRÄNKUNG 22.1 Verschränkung 22.2 No-Cloning-Theorem 1982 22.3 Verschränkung und Interferenz 22.4 Dekohärenz 22.5 Quantenkryptographie* 22.6 Leitgedanken 22.7 Aufgaben 23 EPR UND BELLSCHE UNGLEICHUNGEN 23.1 Das EPR-Paradoxon 23.2 Die Bellschen Ungleichungen 23.3 Leitgedanken 23.4 Aufgaben