Theoretische Atomphysik

ISBN-13: 9783642851629 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 326 str.

Harald Friedrich

Opis

Nach einem kurzen Repititorium der Quantenmechanik und einer knappen, exemplarischen Darstellung konventioneller Atomtheorie erlautert H. Friedrich die Struktur atomarer Spektren mit Hilfe der Quantendefekttheorie, die erstmals in einem Lehrbuch beschrieben wird. Unter anderem werden hochangeregte Zustande und der Einfluss ausserer Felder untersucht, der schon in einfachen Atomen interessante und vielschichtige Effekte hervorrufen kann. Neben einfachen Reaktionen werden spezielle Themen wie Multiphoton-Absorption und Chaos dargestellt, die in jungerer Zeit intensiv und teilweise kontrovers diskutiert werden."

Spis treści

1. Quantenmechanische Voraussetzungen.- 1.1 Wellenfunktionen und Bewegungsgleichungen.- 1.1.1 Zustände und Wellenfunktionen.- 1.1.2 Lineare Operatoren und Observable.- 1.1.3 Hamiltonoperator und Bewegungsgleichungen.- 1.2 Symmetrien.- 1.2.1 Konstanten der Bewegung und Symmetrien.- 1.2.2 Die radiale Schrödingergleichung.- 1.2.3 Beispiel: Der radialsymmetrische harmonische Oszillator.- 1.3 Gebundene und ungebundene Zustände.- 1.3.1 Gebundene Zustände.- 1.3.2 Ungebundene Zustände.- 1.3.3 Beispiele.- 1.3.4 Normierung der ungebundenen Zustände.- 1.4 Resonanzen und Kanäle.- 1.4.1 Kanäle.- 1.4.2 Feshbach-Resonanzen.- 1.4.3 Potentialresonanzen.- 1.5 Näherungsmethoden.- 1.5.1 Zeitunabhängige Störungstheorie.- 1.5.2 Ritzsches Variationsverfahren.- 1.5.3 Halbklassische Näherung.- 1.6 Drehimpuls und Spin.- 1.6.1 Addition von Drehimpulsen.- 1.6.2 Spin.- 1.6.3 Spin-Bahn-Kopplung.- Aufgaben.- Referenzen.- 2. Atome und Ionen.- 2.1 Ein-Elektron-Systeme.- 2.1.1 Das Wasserstoffatom.- 2.1.2 Wasserstoff-ähnliche Ionen.- 2.1.3 Die Diracgleichung.- 2.1.4 Relativistische Korrekturen zur Schrödingergleichung.- 2.2 Mehrelektronensysteme.- 2.2.1 Der Hamiltonoperator.- 2.2.2 Pauli-Prinzip und Slaterdeterminanten.- 2.2.3 Schalenaufbau der Atome.- 2.2.4 Klassifizierung atomarer Niveaus.- 2.3 Ansätze zur Lösung des N-Elektronenproblems.- 2.3.1 Das Hartree-Fock-Verfahren.- 2.3.2 Korrelationen und Konfigurationswechselwirkung.- 2.3.3 Das Thomas-Fermi-Modell.- 2.3.4 Dichtefunktionalmethoden.- 2.4 Elektromagnetische Übergänge.- 2.4.1 Übergänge allgemein, „Goldene Regel“.- 2.4.2 Das elektromagnetische Feld.- 2.4.3 Wechselwirkung zwischen Atom und Feld.- 2.4.4 Emission und Absorption von Photonen.- 2.4.5 Auswahlregeln.- 2.4.6 Oszillatorstärken, Summenregeln.- Aufgaben.- Referenzen.- 3. Atomare Spektren.- 3.1 Ein Elektron im modifizierten Coulombpotential.- 3.1.1 Rydbergserien, Quantendefekte.- 3.1.2 Theorem von Seaton, Einkanal-Quantendefekttheorie.- 3.1.3 Photoabsorption und Photoionisation.- 3.2 Gekoppelte Kanäle.- 3.2.1 Close-Coupling-Gleichungen.- 3.2.2 Autoionisierende Resonanzen.- 3.2.3 Konfigurationswechselwirkung, Interferenz von Resonanzen.- 3.2.4 Gestörte Rydbergserien.- 3.3 Mehrkanal-Quantendefekttheorie (MQDT).- 3.3.1 Zwei gekoppelte Coulomb-Kanäle.- 3.3.2 Der Lu-Fano-Plot.- 3.3.3 Mehr als zwei Kanäle.- 3.4 Atome in äußeren Feldern.- 3.4.1 Atome in einem statischen, homogenen elektrischen Feld.- 3.4.2 Atome in einem statischen, homogenen Magnetfeld.- 3.4.3 Atome in einem zeitlich oszillierenden elektrischen Feld.- Aufgaben.- Referenzen.- 4. Einfache Reaktionen.- 4.1 Elastische Streuung.- 4.1.1 Elastische Streuung an einem kurzreichweitigen Potential.- 4.1.2 Elastische Streuung am reinen Coulombpotential.- 4.1.3 Elastische Streuung am modifizierten Coulombpotential, DWBA.- 4.1.4 Feshbachsche Projektoren. Optisches Potential.- 4.2 Spin und Polarisation.- 4.2.1 Auswirkung der Spin-Bahn-Kopplung.- 4.2.2 Anwendung auf allgemeine reine Spinzustände.- 4.2.3 Anwendung auf gemischte Spinzustände.- 4.3 Inelastische Streuung.- 4.3.1 Allgemeine Formulierung.- 4.3.2 Gekoppelte Radialgleichungen.- 4.3.3 Schwelleneffekte.- 4.3.4 Ein Beispiel.- 4.4 Ausgangskanäle mit zwei ungebundenen Elektronen.- 4.4.1 Allgemeine Formulierung.- 4.4.2 Anwendung auf Elektronen.- 4.4.3 Beispiel.- Aufgaben.- Referenzen.- 5. Spezielle Themen.- 5.1 Multiphoton-Absorption.- 5.1.1 Experimentelle Beobachtungen zur Multiphoton-Ionisation.- 5.1.2 Berechnung von Ionisationswahrscheinlichkeiten über Volkov-Zustände.- 5.1.3 Berechnung von Ionisationswahrscheinlichkeiten über Floquet-Zustände.- 5.2 Klassische Mechanik und Quantenmechanik.- 5.2.1 Phasenraumdichten.- 5.2.2 Kohärente Zustände.- 5.2.3 Kohärente Wellenpakete in realen Systemen.- 5.3 Chaos.- 5.3.1 Chaos in der klassischen Mechanik.- 5.3.2 Spuren des Chaos in der Quantenmechanik.- 5.3.3 Ionisation des Wasserstoffatoms in einem Mikrowellenfeld.- 5.3.4 Das Wasserstoffatom in einem homogenen Magnetfeld.- Aufgaben.- Referenzen.- Anhang: Spezielle mathematische Funktionen.

O autorze

Dieses Lehrbuch präsentiert eine Vertiefung der Quantenmechanik im Hinblick auf die Erfordernisse der modernen Atomphysik. Es ist bewußt einfach und praxisorientiert gehalten und vermeidet abstrakten Formalismus.
Die vorliegende Neuauflage macht das Lehrbuch der Theoretischen Atomphysik weiterhin zugänglich.