By David J. Griffiths
Neben der Elektrodynamik ist die Quantenmechanik der wichtigste Pfeiler in der Physik. Viele grundlegende Bücher versuchen sich an diesem Thema, werden aber in der Beschreibung und Zugangsweise demselben aber nicht immer gerecht. Es geht um die Fragen, wie wendet guy die Quantenmechanik an und wie geht guy mit den Problemematiken der Quantenmechanik um. Dieses in der internationalen Lehre fest etablierte Buch bietet Studenten genau diese moderne und nachvollziehbare Einführung in die modernen quantenmechanischen Konzepte und deren Verwendung für das 21. Jahrhundert. Neben der Elektrodynamik vom gleichen Autor schließt dieses Buch die große thematische Lücke in der Quantenmechanik im deutschen Lehrbuchbereich.
Das moderne Leben wäre ohne Quantenmechanik nicht mehr vorstellbar - auf ihren Gesetzen beruhen Transistoren, Computerchips, Mobiltelefone, Flachbildschirme und zahllose andere Gegenstände des Alltags. Zugleich ist die Quantenmechanik Grundlage unseres gegenwärtigen Naturverständnisses und die wohl am besten experimentell überprüfte wissenschaftliche Theorie überhaupt. Ein Verständnis dieser Theorie ist unerlässlich, um sich mit Fragestellungen zeitgenössischer Physik auseinandersetzen zu können. Dabei gilt es, eine völlig neue, zunächst unintuitive Vorstellung von physikalischen Abläufen zu entwickeln und den mathematischen Apparat der Quantenmechanik zu meistern. Griffiths' "Einführung in die Quantenmechanik" stellt die grundlegenden Gesetze der Quantenmechanik vor, legt sorgfältig die mathematischen Grundlagen der Theorie, und stellt wesentliche Anwendungen der Quantenmechanik vom Wasserstoffatom bis zur Schrödinger-Katze vor.
Das Buch richtet sich an Studierende der Naturwissenschaften, insbesondere der Physik. Es ist für Studierende von Bachelorstudiengängen an Universitäten und Fachhochschulen konzipiert und schlägt die Brücke zwischen dem konzeptionellen Kern der Quantenmechanik und der mathematisch oft aufwendigen Anwendung auf reale Probleme. Dazu werden zahlreiche, pädagogisch ausgewählte Probleme vollständig ausgearbeitet, um den Stoff mit Leben zu erfüllen. Abgerundet werden alle Kapitel durch eine Vielzahl von Aufgaben aller Schwierigkeitsgrade, die den Studierenden erlauben, ihr Wissen zu vertiefen und unmittelbar anzuwenden. Neben einer Vorlesungsbegleitung eignet sich die "Einführung in die Quantenmechanik" daher auch hervorragend zum Selbststudium. Die Lösungen zu den Aufgaben stehen nach einer kurzen Anmeldung auf der Webseite zum Buch dem Studenten zur Verfügung.
Inhalt:
- Schrödinger-Gleichung und statistische Interpretation
- Theorie des Hilbertraumes und der linearen Operatoren
- Dirac's braket-Formalismus
- harmonischer Oszillator
- Wasserstoffatom
- Drehimpuls und Spin
- Quantenmechanik identischer Teilchen: Quantenstatistik
- zeitunabhängige und zeitabhängige Störungsrechnung
- Variationsverfahren und WKB-Näherung
- Strahlung: Absorption und Emission
- Streutheorie
- Adiabatizität in der Quantenmechanik
- konzeptionelle Grundlagen: von der Bellschen Ungleichung bis zum no-cloning Theorem
Vita Autor
David J. Griffiths ist Physiker und lehrt seit 1978 am Reed collage, wo er die Howard-Vollum-Professur für Naturwissenschaften innehat. Neben der Einführung in die Quantenmechanik gibt es vom gleichen Autor eine Einführung in die Elektrodynamik (ISBN 978-3-86894-057-2). Griffiths erhielt 1997 den Robert A. Millikan-Preis für seine herausragenden Beiträge zur Physikausbildung.
Vita Fachlektor
Der Fachlektor des Buches, Ulrich Schollwöck, ist Physiker und Inhaber des Lehrstuhls für Theoretische Nanophysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München.
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13) die beiden sind gleich nur für den Fall σ = 0, also bei einer Verteilung, die überhaupt keine Ausdehnung hat (jedes Element hat dann denselben Wert). 2 Kontinuierliche Variable Bis jetzt sind wir stillschweigend davon ausgegangen, das wir uns nur mit diskreten Variablen beschäftigen – also mit Variablen, die nur bestimmte, einzelne Werte annehmen können (in dem Beispiel musste j eine ganze Zahl sein, da ich das Alter nur in Jahren angegeben hatte). Man kann das aber ganz leicht auf kontinuierliche Variable verallgemeinern.
In der Zwischenzeit ist es mir recht, wenn Sie die Gleichung als Axiom ansehen. 19 nicht einfach durchführen, indem man die zeitliche Ableitung rüberholt und auf x anwendet und dann wegen ∂ x /∂ t = 0 schließt, dass d x / dt = 0 gilt? 7 Berechnen Sie d p / dt. Lösung: dp ∂V = − dt ∂x . 38 sind Beispiele für das Ehrenfest-Theorem, das einen Zusammenhang zwischen der Quantenmechanik und der klassischen Mechanik herstellt und dem zufolge die Erwartungswerte den klassischen Gesetzen unterliegen. 8 Zur potentiellen Energie wird eine Konstante V0 addiert (mit „Konstante“ meine ich hier, dass der Wert unabhängig sowohl von x als auch von t ist).
Skizzieren Sie den Graphen von |Ψ |2 als Funktion von x, markieren Sie die Punkte ( x + σ ) und ( x − σ ) und illustrieren Sie so, in welchem Sinne σ die „Verschmierung“ in x bedeutet. Was ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen außerhalb dieses Bereichs gefunden wird? 5 Impuls Für ein Teilchen im Zustand Ψ beträgt der Erwartungswert von x +∞ x|Ψ (x‚ t)|2 dx . 28) −∞ Was genau bedeutet das? Ganz bestimmt bedeutet es nicht, dass Sie den Ort des Teilchens wieder und wieder messen müssen und dann x|Ψ |2 dx als den Mittelwert aller Ihrer Messergebnisse erhalten.
