Quantenmechanik

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