Quantenphysik und statistische Physik

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Diese Einfiihrung in die Quantenphysik und die statistische Physik ist aus Vorlesungsskripten hervorgegangen, die im Rahmen der Grundausbildung im Physik-Diplomstudiengang an der Universität Bremen eingesetzt wurden. Dementsprechend enthält der Text in kompakter Form einen Überblick über die essentiellen Inhalte dieses Teils des Grundkurses und eignet sich sowohl zur Begleitung der Vorlesung als auch zur Prüfungsvorbereitung. Obwohl speziell für den Diplomstudiengang Physik konzipiert, eignet sich das Buch auch für Studierende der Physik als Nebenfach und für Lehramtskandidat/inn/en. Allerdings werden relativ gute Mathematikkenntnisse (Differential- und Integralrechnung) vorausgesetzt. Darüberhinaus dürfte das Buch für alle Bachelor-Studiengänge interessant sein, die eine Grundausbildung in experimenteller Physik beinhalten. Die Skripten wurden in einer Zeit entwickelt, in der das Internet eine stürmische Entwicklung durchmachte und immer interessanter als Quelle seriöser Fachinformation wurde. Es wurden daher nach und nach zahlreiche Hinweise aufInternetquellen, speziell interaktive multimediale Darstellungen, die den Lernprozess unterstützen können, eingefügt. Sie wurden alle kurz vor Drucklegung des Buches auf ihre Aktualität überprüft. In der elektronischen Version des Buches führen aktive Links direkt zu den zitierten Quellen. Aus dem Inhalt: Probleme der klassischen Physik, die Anfange der Quantenphysik (Strahlung des schwarzen Körpers, der photoelektrische Effekt, der Comptoneffekt, Beugung von Teilchen, Stationäre Zustände, Welle-Teilchen-Dualismus, die Unschärferelation), die Schrödingergleichung, einfache Anwendungen der zeitunabhängigen Schrödingergleichung (freies Teilchen, Potentialstufe, Tunneleffekt, Potentialtopf, harmonischer Oszillator), formale Grundlagen der Quantenphysik (Operatoren und Eigenwerte, Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerte, Korrespondenzprinzip, Vertauschungsrelationen, Zeitabhängigkeit, stationäre und zeitabhängige Störungsrechnung), das Wasserstoffatom (die Lösungen der Schrödingergleichung, die Spektren wasserstoffähnlicher Atome, der Spin des Elektrons, Fein- und Hyperfeinstruktur, der Zeemaneffekt), Atome mit mehreren Elektronen (He und He-ähnliche Ionen, Bosonen und Fermionen, Einfluss der Elektronenspins, verschränkte Zustände und Nichtlokalität, Energieniveaus des Heliumatoms, das Periodensystem, Röntgenstrahlen), Moleküle (kovalente Bindung, das Wasserstoff-Molekülion, das Wasserstoffmolekül, Rotations- und Vibrationszustände), Statistische Physik (Fermi-Dirac- und Bose-Einstein­ Statistik, Übergang zur Boltzmannstatistik, Elektronen in Metallen, Bose-Einstein-Kondensation, Photonen und das plancksche Strahlungsgesetz, Phononen und die spezifische Wärmekapazität von Festkörpern, spezifische Wärmekapazität idealer Gase, Para- und Ferromagnetismus, Arbeit, Wärme, Entropie und Wahrscheinlichkeit).