Quantenmechanik

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".

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.

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 = ½
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