Inhalt
I. Einleitung.- 1. Die Bedeutung der Atomphysik für Wissenschaft und Technik.- 2. Die Methodik der atomphysikalischen Forschung.- 3. Schwierigkeit, Gliederung und Darstellung der Atomphysik.- Literatur.- II. Allgemeines über Atome, Ionen, Elektronen, Atomkerne und Photonen.- 1. Belege für die Atomistik der Materie und der Elektrizität.- 2. Masse, Größe und Zahl der Atome. Das Periodensystem der Elemente.- a) Atomgewicht und Periodensystem.- b) Die Bestimmung der Avogadro-Konstante und der absoluten Atommassen.- c) Die Größe der Atome.- 3. Belege für den Aufbau der Atome aus Kern und Elektronenhülle. Allgemeines über Atommodelle.- 4. Freie Elektronen und Ionen.- a) Die Erzeugung freier Elektronen.- b) Die Bestimmung von Ladung und Masse des Elektrons.- c) Anwendungen des freien Elektrons. Elektronengeräte.- d) Freie Ionen.- 5. Überblick über den Aufbau der Atomkerne.- 6. Die Isotopie.- a) Entdeckung der Isotopie und Bedeutung für die Atomgewichte.- b) Deutung und Eigenschaften der Isotope.- c) Die Bestimmung der Massen und relativen Häufigkeiten von Nukliden. Die Massenspektroskopie.- d) Die Verfahren der Isotopentrennung.- 7. Photonen.- Literatur.- III. Atomspektren und Atombau.- 1. Aufnahme, Auswertung und Einteilung von Spektren.- a) Methoden der Spektroskopie in den verschiedenen Spektralgebieten.- b) Emissions- und Absorptionsspektren.- c) Wellenlängen und Intensitäten.- d) Linien-, Banden- und kontinuierliche Spektren.- 2. Serienformeln und Termdarstellung von Linienspektren.- 3. Die Grundvorstellungen der Bohrschen Atomtheorie.- 4. Die Anregung von Quantensprüngen durch Stöße.- 5. Das Wasserstoffatom und seine Spektren nach der Bohrschen Theorie.- 6. Atomvorgänge und ihre Umkehrung. Ionisierung und Wiedervereinigung. Kontinuierliche Atomspektren und ihre Deutung.- a) Stöße erster und zweiter Art und ihre Folgeprozesse. Emission und Absorption.- b) Stoßionisierung und Dreierstoß-Rekombination.- c) Photoionisierung und Seriengrenzkontinuum in Absorption.- d) Strahlungsrekombination und Seriengrenzkontinua in Emission.- e) Elektronenbremsstrahlung.- 7. Die Spektren der wasserstoffähnlichen Ionen und der spektroskopische Verschiebungssatz.- 8. Die Spektren der Alkaliatome und ihre Deutung. Die S-, P-, D-, F-Termfolgen.- 9. Der Dublettcharakter der Spektren von Einelektronenatomen und der Einfluß des Elektronenspins.- a) Bahndrehimpuls, Eigendrehimpuls (Spin) und Gesamtdrehimpuls der Einelektronenatome.- b) Die Dublettstruktur der Alkaliatomterme.- c) Dublettcharakter und Feinstruktur der Balmer-Terme des Wasserstoflatoms.- 10. Die Röntgenspektren, ihre atomtheoretische Deutung und ihr Zusammenhang mit den optischen Spektren.- a) Elektronenschalenaufbau und Röntgenspektren.- b) Der Mechanismus der Röntgenlinienemission.- c) Die Feinstruktur der Röntgenlinien.- d) Die Röntgenabsorptionsspektren und ihre Kantenstruktur.- 11. Allgemeines über die Spektren der Mehrelektronenatome. Multiplizitäts-systeme und Mehrfachanregung.- 12. Systematik der Terme und Termsymbole bei Mehrelektronenatomen.- 13. Der Einfluß des Elektronenspins und die Theorie der Multipletts von Mehrelektronenatomen.- 14. Metastabile Zustände und ihre Wirkungen.- 15. Die atomtheoretische Deutung der magnetischen Eigenschaften der Elektronen und Atome.- 16. Atome im elektrischen und magnetischen Feld. Richtungsquantelung und Orientierungsquantenzahl.- a) Richtungsquantelung und Stern-Gerlach-Versuch.- b) Der normale Zeeman-Effekt der Singulettatome.- c) Der anomale Zeeman-Effekt und der Paschen-Back-Effekt der Nichtsingulettatome.- d) Der Stark-Effekt.- 17. Die Multiplettaufspaltung als magnetischer Wechselwirkungseffekt.- 18. Pauli-Prinzip und abgeschlossene Elektronenschalen.- 19. Die atomtheoretische Erklärung des Periodensystems der Elemente.- 20. Die Hyperfeinstruktur der Atomlinien. Isotopie-Effekte und Einfluß des Kernspins.- 21. Die natürliche Breite der Spektrallinien und ihre Beeinflussung durch innere und äußere Störungen.- 22. Bohrs Korrespondenzprinzip und das Verhältnis der Quantentheorie zur klassischen Physik.- 23. Übergangswahrscheinlichkeiten und Intensitätsfragen. Lebensdauer und Oszillatorenstärke.- 24. Maser und Laser.- Literatur.- IV. Die quantenmechanische Atomtheorie.- 1. Der Übergang von der Bohrschen zur quantenmechanischen Atomtheorie.- 2. Der Welle-Teilchen-Dualismus beim Licht und bei der Materie.- 3. Die Heisenbergsche Unbestimmtheitsbeziehung.- 4. De Broglies Materiewellen und ihre Bedeutung für die Bohrsche Atomtheorie.- 5. Die Grundgleichungen der Wellenmechanik. Eigenwerte und Eigenfunktionen. Die Matrizenmechanik und ihr Verhältnis zur Wellenmechanik.- 6. Die Bedeutung der wellenmechanischen Ausdrücke, Eigenfunktionen und Quantenzahlen.- 7. Beispiele für die wellenmechanische Behandlung atomarer Systeme.- a) Der Rotator mit starrer raumfester Achse.- b) Der Rotator mit raumfreier Achse.- c) Der lineare harmonische Oszillator.- d) Das Wasserstoffatom und seine Eigenfunktionen.- 8. Die quantenmechanischen Ausdrücke für beobachtbare Eigenschaften atomarer Systeme.- 9. Die wellenmechanische Strahlungstheorie. Übergangswahrscheinlichkeit, Auswahlregeln und Polarisationsverhältnisse.- 10. Die wellenmechanische Fassung des Pauli-Prinzips und seine Konsequenzen.- 11. Die Wechselwirkung gekoppelter gleichartiger Systeme. Austauschresonanz und Austauschenergie.- 12. Der Brechungsindex der ?-Wellen und der quantenmechanische Tunneleffekt (Durchgang eines Teilchens durch einen Potentialwall).- 13. Die Quantenstatistiken nach Fermi und Bose und ihre physikalische Bedeutung.- 14. Die Grundideen der Quantenelektrodynamik. Die Quantelung von Wellenfeldern.- 15. Leistungen, Grenzen und philosophische Bedeutung der Quantenmechanik.- Literatur.- V. Die Physik der Atomkerne und Elementarteilchen.- 1. Die Kernphysik im Rahmen der allgemeinen Atomphysik.- 2. Methoden zum Nachweis und zur messenden Erfassung von Kernprozessen und Kernstrahlung.- 3. Die Erzeugung energiereicher Kerngeschosse in Beschleunigungsmaschinen.- 4. Allgemeine Eigenschaften der Atomkerne.- a) Kernladung, Kernmasse und Aufbau der Atomkerne aus Nukleonen.- b) Durchmesser, Dichte und Form der Atomkerne.- c) Kerndrehimpuls und Kernisomerie.- d) Die Polarisation von Atomkernen bzw. Teilchenstrahlen.- e) Die magnetischen Momente von Proton, Neutron und zusammengesetzten Kernen.- f) Die Parität.- 5. Massendefekt und Kernbindungsenergie. Die Ganzzahligkeit der Isotopengewichte.- 6. Die natürliche Radioaktivität und die aus ihr erschlossenen Kernvorgänge.- a) Die natürlich radioaktiven Zerfallsreihen.- b) Zerfallsart, Zerfallskonstante und Halbwertszeit.- c) Die Zerfallsenergien und ihr Zusammenhang mit den Halbwertszeiten der radioaktiven Kerne.- d) Die Deutung der ?-Strahlung und der Mössbauer-Effekt.- e) Termschemata und Zerfallsmöglichkeiten radioaktiver Kerne.- f) Die Erklärung des ?-Zerfalls.- g) Die Erklärung des ?-Zerfalls und die Existenz des Neutrino.- 7. Künstliche Radionuklide und ihre Umwandlungen.- a) ?+-Aktivität, Positronen, Neutrinos und Antineutrinos.- b) Die Kernumwandlung durch Bahnelektroneneinfang.- c) Der Zerfall künstlicher Radionuklide unter Emission von Neutronen oder ?-Teilchen.- d) Isomere Kerne und ihre Zerfallsprozesse.- 8. Allgemeines über erzwungene Kernumwandlungen und ihren Ablauf.- 9. Energiebilanz, Reaktionsschwelle und Ausbeute erzwungener Kernreaktionen.- a) Energiebilanz und Reaktionsschwelle.- b) Ausbeute und Anregungsfunktionen erzwungener Kernreaktionen.- 10. Energieniveauschemata von Atomkernen und ihre empirische Ermittlung.- 11. Tröpfchenmodell und Kernsystematik.- 12. Einzelnukleonen-Modell und kollektives Kernmodell. Magische Nukleonenzahlen, Nukleonen-Quantenzahlen und Eigenschaften des Kernrumpfes.- 13. Entdeckung, Eigenschaften und Wirkungen des Neutrons.- a) Entdeckung, Massenbestimmung und Radioaktivität des Neutrons.- b) Neutronenquellen.- c) Die Erzeugung thermischer und monochromatischer Neutronen.- d) Nachweis und Messung von Neutronen.- e…