Quantenmechanik verstehen – von den experimentellen Grundlagen zur Vielteilchenphysik
Die Theoretische Physik gehört zum obligatorischen Teil eines jeden Physikstudiums. Einerseits gekennzeichnet durch eine starke Formalisierung, einen hohen Abstraktionsgrad und einen umfangreichen mathematischen Apparat, eröffnet die Theoretische Physik andererseits einen tiefen Einblick in die Schönheit und Eleganz der Physik. Die Quantenmechanik ist typischerweise Thema der dritten Vorlesung zur Theoretischen Physik und stellt die Studierenden vor die erste grundlegende nichtklassische Theorie der Physik. Quantisierte Energien, Wahrscheinlichkeitsamplituden und Welleneigenschaften der Materie erschließen eine faszinierende Welt, die sich der Alltagserfahrung entzieht und zugleich die Grundlage der modernen Physik und Technik bildet.
Die Neuauflage des vorliegenden Lehrbuchs deckt in didaktisch einzigartiger Weise die zentralen Gebiete der Quantenmechanik ab – von den experimentellen Befunden, die zur Entwicklung der Quantentheorie führten, über die Schrödinger-Gleichung und den Hilbert-Raum-Formalismus bis hin zu Näherungsmethoden, Spinphänomenen und Vielteilchensystemen.
- Verständlich: Quantenmechanik so erklärt, dass Studierende die Lerninhalte bereits beim ersten sorgfältigen Durcharbeiten erfassen können
- Didaktisch ausgefeilt: verbale Beschreibung des Inhalts und der Lernziele am Kapitelanfang; Kontrollfragen und zusätzliche Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen am Kapitelende; Hinweise zu weiterführenden Lerninhalten
- Mit umfangreichem Zusatzmaterial: in Maple und Python implementierte Übungsaufgaben für Studierende sowie interaktive Jupyter-Notebooks für Lehrende
Aus dem Inhalt:
Historisch-heuristische Einführung in die Quantenmechanik
Die Schrödinger-Gleichung
Grundlagen der Quantenmechanik und Hilbert-Raum-Formalismus
Der lineare harmonische Oszillator
Quantenmechanische Bewegung im Zentralfeld
Näherungsmethoden zur Lösung quantenmechanischer Probleme
Bewegung von Teilchen im elektromagnetischen Feld
Spin und magnetisches Moment des Elektrons
Vielteilchensysteme
Konzeptionelle Probleme der Quantenmechanik
