Erst mit dem vorliegenden vierten Bande dieses Lehrbuches wird dessen Gesamtanlage deutlich erkennbar und ein wesentliches Stiick jenes Programms erfilllt, das ich im Vorwort des ersten Bandes skizziert habe: Die Quantenmechanik ist das eigentliche Herzstiick des Ganzen, und der Aufbau der klassischen Physik bahnt den Weg, urn zu ihr hin zu gelangen. Auch dieser vierte Band ist auf zahlreiche, yom Verfasser gehaltene Vorlesungen aufgebaut, begonnen mit den ersten, auf Anregung MAX VON LAVES untemommenen Versuchen des Berliner Privatdozenten zu An fang der vierziger Jahre und den unter RICHARD…mehr
Erst mit dem vorliegenden vierten Bande dieses Lehrbuches wird dessen Gesamtanlage deutlich erkennbar und ein wesentliches Stiick jenes Programms erfilllt, das ich im Vorwort des ersten Bandes skizziert habe: Die Quantenmechanik ist das eigentliche Herzstiick des Ganzen, und der Aufbau der klassischen Physik bahnt den Weg, urn zu ihr hin zu gelangen. Auch dieser vierte Band ist auf zahlreiche, yom Verfasser gehaltene Vorlesungen aufgebaut, begonnen mit den ersten, auf Anregung MAX VON LAVES untemommenen Versuchen des Berliner Privatdozenten zu An fang der vierziger Jahre und den unter RICHARD BECKERs und HANS KOPFERMANNS Auspizien in der kritischen Atmosphare der ersten Nach kriegszeit gehaltenen Gottinger Vorlesungen, sind diese Kollegs in fort wahrender Wiederholung un!1 Ausgestaltung in Marburg ausgereift, teil weise durch speziellere Gastvorlesungen in Amerika und Frankreich erweitert und an anderen Horerkreisen iiberpriift, schlieBlich im ver gangenen J ahr in einem zusammenhangenden Zweisemesterkurs von vier Wochenstunden in Freiburg zu einem gewissen AbschluB gebracht worden. 1st dadurch eine Verzogerung in der schon ein Jahr friiher ge planten Veroffentlichung eingetreten, so ist sie doch gewiB der Qualitat des nunmehr vorliegenden Bandes zugute gekommen . . Wie in den vorhergehenden Banden sind auch hier Stoffauswahl und Darstellungsweise so gewahlt, daB ein moglichst groBer Kreis angespro chen wird.
Siegfried Flügge was born on March 16, 1912 in Dresden. He studied physics in Dresden, Frankfurt, and Göttingen, where he completed his doctorate in 1933 under the supervision of Max Born. After holding positions at the universities of Frankfurt and Leipzig, he worked in Berlin as a theorist-in-residence with Otto Hahn and Lise Meitner. Here he witnessed the historical moment of nuclear fission and took an active part in its interpretation.In 1944 Flügge became professor in Königsberg. He taught in Göttingen from 1945 to 1947 when he accepted a chair in theoretical physics in Marburg. Finally, in 1961, he followed a call to Freiburg where he taught until his retirement in 1977. He died in December 1997.Flügge worked primarily in theoretical nuclear physics, but he also published widely in quantum physics, astrophysics, and other areas. His numerous textbooks served as standard references to generations of students. He also single-handedly edited the monumental Encyclopedia of Phys
ics.
Inhaltsangabe
I. Der Ausgangspunkt der Quantentheorie.- 1. Einleitung.- 2. Das Bohrsche Modell und seine Ausgestaltung.- a) Klassische Theorie des Wasserstoffatoms.- b) Quantisierung der Kreisbahnen.- c) Die Ellipsenbahnen.- 3. Der Dualismus Welle-Korpuskel.- a) Die Lichtquanten.- b) Die Materiewellen.- 4. Grundlagen einer Wellentheorie der Materie.- 5. Die Schrödinger-Gleichung des Einkörperproblems.- a) Stationärer Fall.- b) Nichtstationärer Fall.- c) Realitätsverhältnisse.- d) Wellenpaket und Unschärferelation.- II. Das Einkörperproblem in der Schrödingerschen Theorie.- 6. Das Wasserstoffatom.- 7. Näherungsverfahren: Die Störungsmethode.- a) Beschreibung der Störungsmethode.- b) Anwendung auf die Alkaliatome.- c) Störung entarteter Eigenwerte.- 8. Näherungsverfahren: Variationsprinzip.- a) Die Methode.- b) Das Wasserstoffatom als Beispiel.- c) Das Wasserstoffmolekül-Ion als Beispiel.- 9. Streuung im Zentralfeld.- a) Die Partialwellenmethode.- b) Die Bornsche Näherung.- c) Streuung im Coulomb-Feld.- 10. Integralgleichungsmethoden zur Behandlung von Streuproblemen.- a) Allgemeine Theorie für Zentralkräfte.- b) Schwingersches Variationsprinzip.- c) Gestaltunabhängige Näherung.- d) Nichtseparierbare Systeme.- 11. Übergang zur klassischen Mechanik.- 12. Weiterer Ausbau der allgemeinen Theorie.- 13. Der Drehimpuls.- 14. Magnetisches Feld.- a) Die Hamilton-Funktion für elektromagnetische Kräfte.- b) Erweiterung der Schrödinger-Gleichung auf das Magnetfeld.- c) Die Impulsdichte für das elektromagnetische Feld.- d) Theorie des normalen Zeeman-Effektes.- III. Das Mehrkörperproblem in der Schrödingerschen Theorie.- 15. Aufstellung der Wellengleichung.- 16. Schwerpunkt.- a) Separation der Schwerpunktsbewegung.- b) Zweikörperproblem.- 17. Das Heliumatom im Grundzustand.- a) Die Heisenbergsche Näherung.- b) Verbesserte Variationsverfahren.- 18. Austauschentartung.- 19. Homöopolare Bindung.- a) Die s-s-Bindung.- b) Die s-p-Bindung.- c) Zusammenwirken mehrerer Elektronen des gleichen Atoms.- 20. Die Kernbewegung in Molekülen.- a) Die Näherung von Born und Oppenheimer.- b) Die Bewegung der Kerne.- 21. Mehrere Teilchen im Zentralfeld.- a) Formulierung des Problems.- b) Zusammensetzung zweier Drehimpulse.- IV. Die geometrisch-algebraische Formulierung der Quantenmechanik.- 22. Einführung des Hilbert-Raumes.- 23. Einbeziehung der Zeit in die Theorie.- 24. Aufbau der Quantenmechanik für stationäre Zustände.- 25. Der harmonische Oszillator.- a) Matrizenmethode.- b) Koordinatenfreie Formulierung im Hilbert-Raum.- c) Zusammenhang mit der Schrödingerschen Theorie.- 26. Die Drehimpulssätze.- a) Vertauschungsrelationen.- b) Drehinvarianz.- c) Entartung und Matrixdarstellung.- 27. Teilchen im Zentralfeld.- a) Drehimpulssätze.- b) Energiestufen im Coulomb-Feld.- 28. Zeitabhängige Probleme.- a) Die Schrödinger-Darstellung.- b) Die Heisenberg-Darstellung.- 29. Ein Beispiel zur Störungstheorie.- a) Behandlung im Schrödinger-Bild.- b) Behandlung im Heisenberg-Bild.- c) Behandlung im Wechselwirkungsbild.- V. Unrelativistische Spintheorie. Pauli-Prinzip.- 30. Einführung des Spins.- a) Grundbegriffe.- b) Einführung des Spinraumes.- c) Die Pauli-Matrizen.- d) Transform ationstheorie im Spinraum.- 31. Ein Elektron im Zentralfeld.- a) Eigenfunktionen des Gesamtdrehimpulses.- b) Feinstruktur.- c) Magnetisches Moment.- d) Zeeman-Effekt.- 32. Potentialstreuung mit Spin-Bahn-Kopplung.- a) Ebene Welle von Fermionen. Polarisation.- b) Streukinematik.- c) Streulängen. Optisches Theorem.- 33. Spinformalismus für zwei Fermionen. Pauli-Prinzip.- 34. System aus zwei Fermionen.- a) Eigenfunktionen der Spinoperatoren von zwei Fermionen.- b) Zwei gleichartige Fermionen, zwischen denen eine Zentralkraft besteht.- 35. Vielteilchenproblem und Fermi-Statistik.- a) Klassische Statistik und Quantenstatistik.- b) Der Grundzustand des Fermi-Gases.- c) Angeregte Zustände, Fermi-Statistik.- d) Die spezifische Wärme der Leitungselektronen.- e) Die Periodizität des Gitters.- f) Das Atommodell von Thomas und Fermi.- VI. Quantentheorie der Vorgänge.- 36. Allgemeine Theorie der Prozesse.- 37. Strahlungslose Prozesse.- a) Elastische Streuung als Prozeß.- b) Unelastische Streuung.- 38. Störung durch eine Lichtwelle.- a) Wechselwirkung mit einer Lichtwelle.- b) Photoeffekt.- c) Dispersion des Lichtes.- VII. Relativistische Quantenmechanik.- 39. Hamiltonsche Form der klassischen Relativitätsmechanik.- 40. Ansätze zur Quantisierung der relativistischen Mechanik.- a) Problemstellung.- b) Der Ansatz von Schrödinger.- c) Der Ansatz von Dirac.- 41. Die Klein-Gordon-Gleichung.- a) Eichinvarianz.- b) Unrelativistischer Grenzfall.- c) Erhaltungssätze. Physikalische Deutung der Wellenfunktion.- d) Zentralkraft. Feinstruktur.- 42. Der algebraische Aufbau der Diracschen Theorie.- 43. Lorentz-Invarianz der Diracschen Gleichung und Erhaltungssätze.- a) Nachweis der Invarianz. Dirac-Spinoren.- b) Spinorkovarianten.- c) Erhaltungssatz der Ladung.- d) Drehimpuls und Spin.- e) Feldtheoretische Behandlung.- 44. Ladungskonjugation. Spiegelsymmetrie.- a) Ladungskonjugation.- b) Spiegelungen.- 45. Die Diracsche Gleichung im kräftefreien Fall.- a) Ebene Wellen.- b) Zustände negativer Energie.- 46. Das Kleinsche Paradoxon.- 47. Zentralkraftfeld nach der Diracschen Theorie.- a) Eigenfunktionen des Drehimpulses.- b) Zentralkraftfeld.- c) Kepler-Problem.- 48. Die Foldy-Wouthuysen-Transformation. Unrelativistischer und extrem relativistischer Grenzfall.- a) Problemstellung.- b) Die Foldy-Wouthuysen-Transformation im kräftefreien Fall.- c) Die Foldy-Wouthuysen-Transformation im elektromagnetischen Feld.- d) Helizität. Theorie des Neutrinos.
I. Der Ausgangspunkt der Quantentheorie.- 1. Einleitung.- 2. Das Bohrsche Modell und seine Ausgestaltung.- a) Klassische Theorie des Wasserstoffatoms.- b) Quantisierung der Kreisbahnen.- c) Die Ellipsenbahnen.- 3. Der Dualismus Welle-Korpuskel.- a) Die Lichtquanten.- b) Die Materiewellen.- 4. Grundlagen einer Wellentheorie der Materie.- 5. Die Schrödinger-Gleichung des Einkörperproblems.- a) Stationärer Fall.- b) Nichtstationärer Fall.- c) Realitätsverhältnisse.- d) Wellenpaket und Unschärferelation.- II. Das Einkörperproblem in der Schrödingerschen Theorie.- 6. Das Wasserstoffatom.- 7. Näherungsverfahren: Die Störungsmethode.- a) Beschreibung der Störungsmethode.- b) Anwendung auf die Alkaliatome.- c) Störung entarteter Eigenwerte.- 8. Näherungsverfahren: Variationsprinzip.- a) Die Methode.- b) Das Wasserstoffatom als Beispiel.- c) Das Wasserstoffmolekül-Ion als Beispiel.- 9. Streuung im Zentralfeld.- a) Die Partialwellenmethode.- b) Die Bornsche Näherung.- c) Streuung im Coulomb-Feld.- 10. Integralgleichungsmethoden zur Behandlung von Streuproblemen.- a) Allgemeine Theorie für Zentralkräfte.- b) Schwingersches Variationsprinzip.- c) Gestaltunabhängige Näherung.- d) Nichtseparierbare Systeme.- 11. Übergang zur klassischen Mechanik.- 12. Weiterer Ausbau der allgemeinen Theorie.- 13. Der Drehimpuls.- 14. Magnetisches Feld.- a) Die Hamilton-Funktion für elektromagnetische Kräfte.- b) Erweiterung der Schrödinger-Gleichung auf das Magnetfeld.- c) Die Impulsdichte für das elektromagnetische Feld.- d) Theorie des normalen Zeeman-Effektes.- III. Das Mehrkörperproblem in der Schrödingerschen Theorie.- 15. Aufstellung der Wellengleichung.- 16. Schwerpunkt.- a) Separation der Schwerpunktsbewegung.- b) Zweikörperproblem.- 17. Das Heliumatom im Grundzustand.- a) Die Heisenbergsche Näherung.- b) Verbesserte Variationsverfahren.- 18. Austauschentartung.- 19. Homöopolare Bindung.- a) Die s-s-Bindung.- b) Die s-p-Bindung.- c) Zusammenwirken mehrerer Elektronen des gleichen Atoms.- 20. Die Kernbewegung in Molekülen.- a) Die Näherung von Born und Oppenheimer.- b) Die Bewegung der Kerne.- 21. Mehrere Teilchen im Zentralfeld.- a) Formulierung des Problems.- b) Zusammensetzung zweier Drehimpulse.- IV. Die geometrisch-algebraische Formulierung der Quantenmechanik.- 22. Einführung des Hilbert-Raumes.- 23. Einbeziehung der Zeit in die Theorie.- 24. Aufbau der Quantenmechanik für stationäre Zustände.- 25. Der harmonische Oszillator.- a) Matrizenmethode.- b) Koordinatenfreie Formulierung im Hilbert-Raum.- c) Zusammenhang mit der Schrödingerschen Theorie.- 26. Die Drehimpulssätze.- a) Vertauschungsrelationen.- b) Drehinvarianz.- c) Entartung und Matrixdarstellung.- 27. Teilchen im Zentralfeld.- a) Drehimpulssätze.- b) Energiestufen im Coulomb-Feld.- 28. Zeitabhängige Probleme.- a) Die Schrödinger-Darstellung.- b) Die Heisenberg-Darstellung.- 29. Ein Beispiel zur Störungstheorie.- a) Behandlung im Schrödinger-Bild.- b) Behandlung im Heisenberg-Bild.- c) Behandlung im Wechselwirkungsbild.- V. Unrelativistische Spintheorie. Pauli-Prinzip.- 30. Einführung des Spins.- a) Grundbegriffe.- b) Einführung des Spinraumes.- c) Die Pauli-Matrizen.- d) Transform ationstheorie im Spinraum.- 31. Ein Elektron im Zentralfeld.- a) Eigenfunktionen des Gesamtdrehimpulses.- b) Feinstruktur.- c) Magnetisches Moment.- d) Zeeman-Effekt.- 32. Potentialstreuung mit Spin-Bahn-Kopplung.- a) Ebene Welle von Fermionen. Polarisation.- b) Streukinematik.- c) Streulängen. Optisches Theorem.- 33. Spinformalismus für zwei Fermionen. Pauli-Prinzip.- 34. System aus zwei Fermionen.- a) Eigenfunktionen der Spinoperatoren von zwei Fermionen.- b) Zwei gleichartige Fermionen, zwischen denen eine Zentralkraft besteht.- 35. Vielteilchenproblem und Fermi-Statistik.- a) Klassische Statistik und Quantenstatistik.- b) Der Grundzustand des Fermi-Gases.- c) Angeregte Zustände, Fermi-Statistik.- d) Die spezifische Wärme der Leitungselektronen.- e) Die Periodizität des Gitters.- f) Das Atommodell von Thomas und Fermi.- VI. Quantentheorie der Vorgänge.- 36. Allgemeine Theorie der Prozesse.- 37. Strahlungslose Prozesse.- a) Elastische Streuung als Prozeß.- b) Unelastische Streuung.- 38. Störung durch eine Lichtwelle.- a) Wechselwirkung mit einer Lichtwelle.- b) Photoeffekt.- c) Dispersion des Lichtes.- VII. Relativistische Quantenmechanik.- 39. Hamiltonsche Form der klassischen Relativitätsmechanik.- 40. Ansätze zur Quantisierung der relativistischen Mechanik.- a) Problemstellung.- b) Der Ansatz von Schrödinger.- c) Der Ansatz von Dirac.- 41. Die Klein-Gordon-Gleichung.- a) Eichinvarianz.- b) Unrelativistischer Grenzfall.- c) Erhaltungssätze. Physikalische Deutung der Wellenfunktion.- d) Zentralkraft. Feinstruktur.- 42. Der algebraische Aufbau der Diracschen Theorie.- 43. Lorentz-Invarianz der Diracschen Gleichung und Erhaltungssätze.- a) Nachweis der Invarianz. Dirac-Spinoren.- b) Spinorkovarianten.- c) Erhaltungssatz der Ladung.- d) Drehimpuls und Spin.- e) Feldtheoretische Behandlung.- 44. Ladungskonjugation. Spiegelsymmetrie.- a) Ladungskonjugation.- b) Spiegelungen.- 45. Die Diracsche Gleichung im kräftefreien Fall.- a) Ebene Wellen.- b) Zustände negativer Energie.- 46. Das Kleinsche Paradoxon.- 47. Zentralkraftfeld nach der Diracschen Theorie.- a) Eigenfunktionen des Drehimpulses.- b) Zentralkraftfeld.- c) Kepler-Problem.- 48. Die Foldy-Wouthuysen-Transformation. Unrelativistischer und extrem relativistischer Grenzfall.- a) Problemstellung.- b) Die Foldy-Wouthuysen-Transformation im kräftefreien Fall.- c) Die Foldy-Wouthuysen-Transformation im elektromagnetischen Feld.- d) Helizität. Theorie des Neutrinos.
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