1 Klassische Physik und Quantenphysik Die Atom- und Quantenphysik, in die dieses Buch einführt, ist im wesentlichen ein Kind des ersten Drittels dieses Jahrhunderts. Die Einteilung der klassischen Physik in Gebiete wie Mechanik, Akustik, Wärmelehre, Elektrizität, Optik mußte erweitert werden, als bei fortschreitender Kenntnis vom Aufbau der Materie Atome und Quanten Gegenstand der physikalischen Forschung wurden. Zur klassischen Physik kommt deshalb im 20. Jahr hundert die Physik der Atome und der Licht- oder Energie-Quanten hinzu. Ziel der Atomphysik ist das Verständnis des Aufbaus der Atome, ihrer Struktur und ihrer Wechselwirkungen untereinander und mit elektrischen und magnetischen Feldern. Die Atome sind aus dem positiv geladenen Kern und den negativ geladenen Elektronen aufgebaut. Die zwischen diesen Teilchen wirkenden elektromagnetischen Kräfte sind aus der klassischen Physik wohlbekannt. Die Physik der Atomkerne läßt sich allein mit diesen Kräften nicht mehr verstehen. Neue Kräfte- die Kernkräfte- sind hier bestimmend, und die typischen Bindungsener gien sind um Größenordnungen höher. Die Untersuchung der Kerne, der Elementarteil chen und die gesamte Hochenergiephysik bilden deshalb ein eigenes Teilgebiet der Physik. Es wird hier nicht behandelt. 1. 2 Kurzer historischer Überblick Das Wort Atom kommt aus dem Griechischen und bedeutet das Unzerschneidbare, den kleinsten Baustein der Materie, den man nicht weiter teilen kann. Dieser Begriff wurde im 5. und 4. vorchristlichen Jahrhundert von griechischen Naturphilosophen geprägt. Die ersten atomistischen Theorien über den Aufbau der Materie stammen von Demokrit (460-370), Platon (429-348) und Aristoteles (384--322).

Inhalt

Einleitung.- 2. Masse und Größe des Atoms.- 3. Die Isotopie.- 4. Kernstruktur des Atoms.- 5. Das Photon.- 6. Das Elektron.- 7. Einige Grundeigenschaften der Materiewellen.- 8. Das Bohrsche Modell des Wasserstoff-Atoms.- 9. Das mathematische Gerüst der Quantentheorie.- 10. Quantenmechanik des Wasserstoff-Atoms.- 11. Aufhebung der l-Entartung in den Spektren der Alkali-Atome.- 12. Bahn- und Spin-Magnetismus, Feinstruktur.- 13. Atome im Magnetfeld, Experimente und deren halbklassische Beschreibung.- 14. Atome im Magnetfeld, quantenmechanische Behandlung.- 15. Atome im elektrischen Feld.- 16. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten optischer Übergänge.- 17. Mehrelektronenatome.- 18. Röntgenspektren, innere Schalen.- 19. Aufbau des Periodensystems, Grundzustände der Elemente.- 20. Kernspin, Hyperfeinstruktur.- 21. Der Laser.- 22. Moderne Methoden der optischen Spektroskopie.- 23. Grundlagen der Quantentheorie der chemischen Bindung.- Mathematischer Anhang.- A. Die Diracsche Deltafunktion und die Normierung der Wellenfunktion eines kräftefreien Teilchens im unbegrenzten Raum.- B. Einige Eigenschaften des Hamiltonoperators, seiner Eigenfunktionen und Eigenwerte.- Lösungen zu den Aufgaben.- Literaturverzeichnis zur Ergänzung und Vertiefung.- Fundamental-Konstanten der Atomphysik (Vordere Einbandinnenseite).- Energie-Umrechnungstabelle (Hintere Einbandinnenseite).