Lehrbuch der Theoretischen Physik

das Eigenmoment des Elektrons.- Die Spineigenfunktionen und das Pauliprinzip.- Das Vektorgerüst der Atome.- Feinstruktur. Multipletts.- 7. Der anormale Zeemaneffekt.- 8. Päschen-Back-Effekt.- 9. Die optischen Terme des Elemente.- 10. Empirische Auswahlregeln für Feinstruktur und magnetische Effekte.- 11. Röntgenterme.- V. Intensität und Polarisation der Spektrallinien.- 1. Ableitung von Auswahlregeln.- Auswahl- und Polarisationsregeln für die magnetischen Quantenzahlen.- Auswahlregeln für die Nebenquantenzahl.- 2. Die Berechnung der Matrixelemente, Intensitäten und Übergangswahrscheinlichkeiten.- 3. Auswahlregeln für die Spinquantenzahlen.- 4. Auswahlregeln für gerade und ungerade Terme.- H. Quantentheorie.- I. Die wellenmechanische Formulierung der Quantentheorie.- 1. Die Wellengleichung eines Elektrons und ihre Interpretation.- 2. Die Operatorform der Wellengleichung. Elektron im Magnetfeld.- 3. Operatordarstellung der Teilcheneigenschaften.- 4. Systeme mehrerer Teilchen.- 5. Stationäre Zustände.- 6. Eigenwerte und Eigenfunktionen.- 7. Die Orthogonalität der Eigenfunktionen.- 8. Entartung.- 9. Normierung und Orthogonalität im kontinuierlichen Spektrum.- 10. Vollständigkeit des Systems der Eigenfunktionen Entwicklungssatz.- 11. Nichtstationäre Zustände.- 12. Generalisierte Koordinaten.- II. Die Matrizendarstellung der Quantentheorie.- 1. Die Matrixdarstellung der Teilcheneigenschaften.- 2. Die Energiematrix.- 3. Die zeitliche Änderung einer Eigenschaft.- 4. Ableitung nach Koordinaten und Impulsen.- 5. Die Koordinaten und Impulsmatrizen.- 6. Der harmonische Oszillator.- 7. Die Lösung des quantentheoretischen Problems durch eine unitäre Transformation.- 8. Die Störungsrechnung für nichtentartete Systeme.- Die nullte Näherung.- Die erste Näherung.- Die zweite Näherung.- 9. Störungsrechnung entarteter Systeme.- Die Entartung der S-, P-, D- usw. Terme.- Transformation entarteter Matrizen durch eine unitäre Stufenmatrix.- Das Störungsschema.- Unvollständige Aufhebung der Entartung. Zweite Näherung.- 10. Der Starkeffekt.- Der quadratische Starkeffekt an Singulettermen.- Aufspaltung der P- und D-Terme.- Polarisierbarkeit.- Der lineare Starkeffekt bei Wasserstoff.- Der Übergang vom quadratischen in den linearen Starkeffekt.- Die Polarisierbarkeit im linearen Effekt.- 11. Magnetische Effekte.- Der normale Zeemaneffekt.- Diamagnetismus.- III. Die statistische Deutung der Quantentheorie.- 1. Meßbare Größen und Eigenwerte.- 2. Der Erwartungswert einer Eigenschaft.- 3. Hilbertscher Raum, Eigenschaftstensoren. Wahrscheinlichkeitsvektor.- 4. Gleichzeitige Messung mehrerer Eigenschaften.- 5. Der Drehimpuls.- 6. Zusammensetzung von Drehimpulsen.- 7. Die Grenzen der Matrixdarstellung und ihrer statistischen Deutung.- IV. Quantentheorie zeitabhängiger Systeme.- 1. Die transformierte Wellengleichung.- 2. Näherungsverfahren zur Lösung der transformierten Wellengleichung.- 3. Quantenübergänge unter dem Einfluß einer Störung.- 4. Periodische Störungen. Dispersion.- 5. Anregung durch Strahlung.- 6. Der Photoeffekt.- 7. Strahlungslose Übergänge. Augereffekt. Prädissoziation.- 8. Die halbklassische Theorie der spontanen Lichtemission.- 9. Der Comptoneffekt.- V. Translatorische Bewegungen.- 1. Die einfachsten Fälle der reinen Translation und ihre experimentelle Realisierung.- Ebene Wellen.- De-Broglie-Wellenlänge. Elektronenbeugung.- 2. Allgemeine Lösung der kräftefreien Wellengleichung.- Wellenpakete.- 3. Die Heisenberg sche Unschärferelation.- 4. Wellenpakete in drei Dimensionen.- 5. Reflexion ebener Elektronenwellen an Potentialwellen.- 6. Reflexion und Brechung bei schiefem Einfall der Elektronen auf die Grenzfläche.- 7. Durchdringung eines Potentialbergs. Tunneleffekt.- 8. Stetig veränderliches Potential. Quasiklassische Bewegung. WentzelKramers-Brillouin-Verfahren.- VI. Stoß- und Streuprozesse.- 1. Stoß und Streuung zweier Punktladungen.- 2. Der differentielle Streuquerschnitt.- 3. Streuung gleicher Teilchen.- 4. Streuung von Ladungsträgern an Atomen.- 5. Die Born sehe Näherung.- 6. Elastische Stöße und unelastische Stöße. Ionisierungsquerschnitt.- 7. Der Elektronenstoß.- 8. Die Grenzen des Bornschen Verfahrens.- 9. Streuung einer Teilchenwelle an einem kleinen Störgebiet.- VII. Relativistische Quantentheorie. Der Elektronenspin.- 1. Die relativistische Bewegung eines Elektrons.- 2. Die Diracsche Gleichung.- 3. Matrizendarstellung der ?-Operatoren.- 4. Der Spinvektor.- 5. Die Reduktion der Diracschen Operatoren der Diracschen Gleichung.- 6. Der Eigendrehimpuls des Elektrons.- 7. Die Dublettaufspaltung.- 8. Mitwirkung des Spins an den magnetischen Effekten.- 9. Elektron und Positron.- 10. Exakte Lösung der Dirac schen Gleichung für das Wasserstoffatom.- 11. Vergleich der Diracschen Theorie mit der Erfahrung.- 12. Wahrscheinlichkeitsdichte und Wahrscheinlichkeitsstrom.- VIII. Systeme gleicher Teilchen.- 1. Paulisehe Regel. Antisymmetrieprinzip.- 2. Systeme von zwei Elektronen.- 3. Besetzungszahlen. Die zweite Quantelung.- I. Feldtheorie der Materie.- I. Klassische Feldmodelle.- 1. Die Lagrangefunktion eines isolierten skalaren Feldes.- 2. Felder mit mehreren skalaren Feldfunktionen.- 3. Vektorielle Felder.- 4. Überlagerte und komplexe Vektorfelder.- 5. Das Spinorfeld.- 6. Energieimpulstensor. Erhaltungssätze.- 7. Der kanonische Tensor. Energieimpulstensor der einzelnen Feldmodelle.- 8. Erhaltung der Ladung bei komplexen Feldern.- II. Kanonische Theorie und Quantisierung der Felder.- 1. Die Diracfunktion.- 2. Kanonisch konjugierte Funktion, Hamiltonfunktion. Kanonische Gleichungen des skalaren Feldes.- 3. Quantisierung des Feldes. Vertauschungsregeln.- 4. Das skalare Mesonfeld.- 5. Das komplexe Feld.- 6. Zustandsfunktion des Feldes. Teilchenzahl, Teilchenentstehung, Teilchenvernichtung.- 7. Quantisierung vektorieller Felder.- 8. Quantisierung des Spinorfeldes.- 9. Zustände negativer Energie. Diracsche Löchertheorie. Antiteilchen.- 10. Das elektromagnetische Feld.- III. Wechselwirkung von Feldern.- 1. Wechselwirkung mit Spinorfeldern.- 2. Feldgleichungen des Spinorfeldes mit Wechselwirkungen.- 3. Wechselwirkungen des elektromagnetischen Feldes. Eichinvarianz.- 4. Ladung und isobarer Spin.- 5. Wechselwirkung des Fermionenfeldes mit Bosonenfeldern.- 6. Das symmetrische, skalare Mesonfeld und seine Wechselwirkungen mit Nukleonen.- 7. Wechselwirkungen zwischen Fermionen.- 8. Mesontheorie der Kernkräfte.- 9. Kernkräfte im symmetrischen Mesonfeld.- IV. Elementarprozesse.- 1. Lösung der Wellengleichung durch eine Integralgleichung.- 2. Feynmans Theorie der Antiteilchen; Feynman-Diagramme.- 3. Streuung von Mesonen an Nukleonen.- 4. Wechselwirkungen als virtuelle elementare Prozesse. Virtuelle Zwischenzustände.- 5. Die S-Matrix.- 6. Selbstenergie.- 7. Renormierung.- J. Kernphysik.- I. Eigenschaften und Bausteine der Atomkerne.- 1. Ladung und Masse der Atomkerne. Packungseffekt.- 2. Kerndrehimpuls und Kernmomente.- 3. Kernspin und Hyperfeinstruktur.- 4. Hyperfeinstruktur im äußeren Magnetfeld.- 5. Beitrag des Quadrupolmoments zur Hyperfeinstruktur.- 6. Messung der Hyperfeinstruktur durch Radiofrequenzspektroskopie.- 7. Messung des magnetischen Kernmoments durch magnetische Kernresonanz.- 8. Kernradien.- 9. Antisymmetrieprinzip für Protonen und Neutronen.- II. Das System zweier Nukleonen.- 1. Die Kräfte zwischen Proton und Neutron.- 2. Zustände des Zweinukleonensystems.- 3. Das Deuteron.- 4. Streuung langsamer Neutronen an Protonen.- 5. Magnetisches Moment und Quadrupolmoment des Deuterons.- III. Der Aufbau der Kerne mit vielen Nukleonen.- 1. Das Antisymmetrieprinzip der Nukleonen.- 2. Austauschkräfte zwischen den Nukleonen.- 3. Stabilität der Kerne bei Austauschkräften. Sättigung.- 4. Das Modell unabhängiger Nukleonen.- 5. Die kinetische und elektrostatische Energie des Nukleonengases.- 6. Die potentielle Energie der Kernkräfte.- 7. Die Weizsäckersche Energiebilanz der Kerne. ?-Stabilität.- IV. Der Schalenaufbau der Atomkerne.- 1. Quantenzustände einzelner Nukleonen im Kern.- 2. Energetische Folgerungen aus dem Schalenmodell.- 3. Folgerungen für Kernspin und magnetische Momente aus dem Schalenmodell.- V. Kernreaktionen.- 1. Die Erhaltungssätze für Kernreaktionen.- 2. Kernumwandlungen vom Typ ? + X ? Y + b.- 3. Wirkungsquerschnitte.- 4. Der Bohrsche Zwischenkern und sein Zerfall.- 5. Energiespektrum des emittierten Teilchens.- 6. Resonanzeffekte.- VI. Der spontane radioaktive Zerfall.- 1. Der ?-Zerfall.- 2. Der ?-Zerfall.- 3. Das Energiespektrum des ?-Zerfalls.- 4. Auswahlregeln.- K. Moleküle. Chemische Bindung.- I. Die Elektronenkonfiguration in den Molekülen.- 1. Das Zweizentrensystem mit einem Elektron.- Die Quantenzahlen der Elektronen.- Der Drehimpuls um die Molekülachse.- 2. Die Elektronenterme der Moleküle.- Elektronentermserien.- Die Quantenzahl ?. Termsymbole.- 3. Moleküle mit gleichen Kernen. Symmetrieeigenschaften.- 4. Die Multiplizität der Terme. Der Elektronenspin.- 5. Paulische Regel. Innere Elektronen. Schwierigkeit der Systematik.- II. Die chemische Bindung.- 1. Die homöopolare chemische Bindung.- Eigenfunktion und Eigenwerte zweier unendlich entfernter Atome.- Störungsverfahren für Atome in endlichem Abstand.- Symmetrische und antisymmetrische Eigenfunktionen.- Die Berechnung der Energiematrix.- 2. Das Wasserstoffmolekül.- 3. Chemische Bindung und Pauliprinzip. Spinvalenz.- 4. Valenztheorie.- 5. Die heteropolare Bindung.- 6. Die van der Waalsschen Kräfte.- III. Schwingung und Rotation zweiatomiger Moleküle.- 1. Abspaltung der Translation.- 2. Trennung von Elektronenbewegung und Kernbewegung.- 3. Schwingung und Rotation der Moleküle.- 4. Anharmonische Schwingung. Dissoziation.- 5. Das Kreiselmodell für die Molekülrotation.- 6. Die Feinstruktur der Molekülterme.- IV. Die Spektren der Moleküle. Bandenspektren.- 1. Auswahlregeln für die Rotation.- 2. Auswahlregeln für die Elektronenterme.- 3. Auswahlregeln für die Schwingung.- 4. Das reine Rotationsspektrum.- 5. Das Rotationsschwingungsspektrum.- 6. Das Elektronenbandenspektrum.- 7. Das Bandensystem.- 8. Die Feinstruktur der Bandenspektren.- 9. Isotopieeffekte der Molekülspektren.- V. Mehratomige Moleküle.- L. Statistik.- I. Die klassische Statistik und ihr Verhältnis zur Quantentheorie.- 1. Die Wahrscheinlichkeit der Quantenzustände einer Gesamtheit.- 2. Quantenzustände als Volumenelemente im Phasenraum.- 3. Systeme vieler Teilchen. Besetzungszahlen und Verteilungsfunktion.- 4. Die wahrscheinlichste Verteilung.- 5. Entropie und Temperatur.- 6. Systeme von punktförmigen Teilchen.- 7. Systeme von Teilchen mit Translation und inneren Bewegungen.- 8. Die Ergodenhypothese und ihre Probleme.- II. Bosestatistik und Fermistatistik.- 1. Die Bosestatistik.- 2. Bosestatistik der Translation.- 3. Die Fermistatistik.- 4. Zusammenwirken der Translation mit anderen Freiheitsgraden in der Bose- und Fermistatistik.- III. Teilchen in äußeren Kraftfeldern.- 1. Klassische Statistik von punktförmigen Teilchen in äußeren Feldern.- 2. Bose- und Fermiteilchen in äußeren Feldern.- 3. Teilchen im selbsterzeugten Feld.- M. Struktur und Eigenschaften der Gase.- I. Das ideale Gas im thermodynamischen Gleichgewicht.- 1. Geschwindigkeitsraum, Impulsraum und Phasenraum des einzelnen Moleküls.- 2. Die Verteilungsfunktion.- 3. Berechnung des Gasdrucks.- 4. Die Maxwellsche Verteilungsfunktion.- 5. Mittelwerte des Impulses und der Geschwindigkeit.- 6. Verteilung der Moleküle auf beliebige Eigenschaften.- 7. Die barometrische Höhenformel.- 8. Zustandssumme, innere Energie, Entropie, freie Energie und Gibbssches Potential eines reinen Gases.- 9. Die Rotation der Moleküle.- 10. Die Schwingung der Moleküle.- 11. Berücksichtigung der Molekularattraktion.- Stoßradius und Stoßquerschnitt.- Innere Energie.- Das Virial und die van der Waalssche Zustandsgleichung.- 12. Statistische Schwankungen.- Dichteschwankungen.- Statistische Schwankungen in der Nähe des kritischen Zustandes.- 13. Schwankungstheorie der Lichtstreuung.- 14. Andere Schwankungserscheinungen.- 15. Die chemische Konstante.- 16. Gemische verschiedener Gase.- II. Zusammenstöße zwischen den Molekülen.- 1. Stoßzahl, Flugdauer und freie Weglänge.- 2. Einfluß der Molekularattraktion auf freie Weglänge und Stoßzahl.- 3. Elastische Stöße ohne Austausch von Drejiimpuls.- 4. Transportvorgänge.- Innere Reibung.- Wärmeleitung.- 5. Diffusion.- 6. Thermodiffusion.- 7. Das Verhalten der Gase bei niedrigen Drucken und in kleinen Räumen.- Die Wärmeleitung bei niedrigen Drucken.- Kraftübertragung. Äußere Reibung.- 8. Diffusion durch Löcher und Poren.- 9. Diffusion durch Röhren.- III. Kinetische Theorie des Nichtgleichgewichts.- 1. Die Verteilung bei Nichtgleichgewicht. Boltzmann sehe Fundamentalgleichung.- 2. Die Wirkung elastischer Stöße.- 3. Boltzmannsches Theorem. Die Entropie.- 4. Transportgleichungen.- N. Elektronik.- I. Elektronen und Ionenoptik.- 1. Elektronenstrahlen in elektrischen und magnetischen Feldern. Elektronenoptik.- 2. Die Bewegung von Elektronen in rotationssymmetrischen elektrischen Feldern. Elektrische Elektronenlinsen.- 3. Elektronenoptische Abbildung durch kurze Linsen.- 4. Magnetische Linsen.- 5. Elektronenstrahlen im homogenen Magnetfeld.- 6. Elektronenmikroskop. Braun sehe Röhre.- 7. Die elektronenoptischen Ablenkungselemente.- II. Relativistische Elektronen- und Ionenoptik. Teilchenbeschleuniger.- 1. Die relativistische Bewegung geladener Teilchen im homogenen elektrischen Feld.- 2. Die relativistische Bewegung geladener Teilchen in Magnetfeldern.- 3. Richtungsfokussierung auf dem Sollkreis im schwach irrhomogenen Feld.- 4. Das Zyklotron.- 5. Das Betatron.- 6. Das Synchrotronprinzip.- 7. Phasenstabilität des Synchrotronbetriebs.- III. Emission, Neutralisation und Absorption von Ladungsträgern an Oberflächen.- 1. Der Potentialverlauf in der Oberfläche von Metallen. Die Austrittsarbeit.- 2. Neutralisation von Ladungsträgern an Metalloberflächen.- 3. Die thermische Emission von Elektronen aus Oberflächen.- 4. Feldemission.- 5. Sekundäremission durch Ionenbombardement.- 6. Sekundäremission durch Elektronenbombardement.- IV. Die Raumladung in der Vakuumelektronik.- 1. Der Elektronenstrom zwischen ebenen Elektroden im Vakuum.- 2. Gitter zwischen ebenen Elektroden.- 3. Steuerung des Anodenstroms einer Triode durch das Gitter.- V. Die Elementarprozesse der Gaselektronik.- 1. Elementarprozesse im Gas bei Gegenwart eines elektrischen Feldes.- Elastische Stöße.- Plasmawechselwirkung.- Anregung und Ionisation durch Elektronenstoß.- Ionisation durch Stoß schwerer Teilchen.- 2. Die Rekombination.- 3. Das Entladungsplasma. Gastemperatur, Elektronentemperatur, Ionentemperatur.- 4. Die Driftbewegung der Ladungsträger im Feld.- 5. Die Diffusion der Ladungsträger.- 6. Die Trägererzeugung im Feld.- 7. Trägerbildung durch Korpuskularstrahlen.- 8. Gleichgewicht der Elementarprozesse.- 9. Die thermische Ionisierung der Gase.- VI. Einige Typen elektrischer Entladungen in Gasen.- 1. Die Differentialgleichungen eines Entladungsplasmas.- 2. Ähnlichkeitsgesetze.- 3. Townsend-Entladung zwischen ebenen Platten. Zündbedingung.- 4. Die Glimmentladung.- 5. Die positive Säule.- 6. Die Lichtbogensäule.- 7. Die Ausmessung eines Entladungsplasmas mit Sonden.- O. Struktur und Eigenschaften der zusammenhängenden Materie.- I. Der Aufbau der kompakten Materie aus Atomen und Molekülen.- 1. Die Kräfte, welche die Zusammenballung der Materie bewirken.- Molekülgitter.- Valenzgitter.- Ionengitter.- Elementgitter, Metallgitter.- Fester und flüssiger Zustand.- 2. Die geometrische Anordnung der Atome im Kristall.- Koordinationsgitter.- Gitter geringerer Regelmäßigkeit.- 3. Die Entstehung des Gitters durch Translation.- Gittergeraden oder Zonen. Zonenbündel.- Netzebenen.- 4. Die Bravaisschen Gittertypen.- Das trikline Gitter.- Monokline Gitter.- Rhombische Gitter.- Das hexagonale Gitter.- Das rhomboedrische Gitter.- Tetragonale Gitter.- Kubische Gitter.- 5. Symmetrieeigenschaften der Translationsgitter. Kristallsysteme.- 6. Kristallflächen und Kristallkanten.- II. Mechanische und elektrische Eigenschaften nichtmetallischer Gitter.- 1. Die homogene Verzerrung der Gitter.- 2. Die Gitterenergie des unverzerrten Gitters.- 3. Die Energie des verzerrten Gitters.- 4. Die elastische Verformung.- 5. Gitter im elektrischen Feld.- 6. Reguläre Ionengitter vom Typ XY (Steinsalz).- 7. Gitterschwingungen.- Das eindimensionale Gittermodell.- Eigenschwingungen.- 8. Dreidimensionale Gitter.- 9. Die Energie der Gitterschwingungen.- Quantentheorie der spezifischen Wärme.- Die Debyesche Theorie der Atomwärmen.- 10. Die thermische Ausdehnung. Pyroelektrizität. Atomwärme bei hoher Temperatur.- III. Die optischen Eigenschaften der Kristallgitter.- 1. Die elektrische Suszeptibilität und Dielektrizitätskonstante eines Kristallgitters.- Brechung und Doppelbrechung.- Dispersion.- Optische Aktivität.- 2. Die Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallgittern.- 3. Ansätze zu einer konsequenten Theorie der Gitterwellen.- IV. Gittertheorie der Metalle.- 1. Das freie Elektronengas.- 2. Glühemission der Metalle. Richardson sches Gesetz.- 3. Das periodische Potentialfeld des Metallgitters.- 4. Eigenwerte und Eigenfunktionen des Elektrons im Kristall. Energiebänder.- 5. Tiefe Terme, insbesondere Röntgenterme.- 6. Elektronen großer Energie. Elektronenbeugung.- 7. Die Strommatrix. Impuls und Geschwindigkeit der Elektronen.- 8. Elektronenübergänge im Gitter. Oszillatorenstärke.- 9. Die Gesamtheit aller Elektronen im Gitter.- Zahl und Dichte der Eigenwerte in den Energiebändern.- Die Besetzung der Elektronenzustände.- 10. Vollbesetzte und halbbesetzte Bänder.- 11. Metallelektronen im äußeren elektrischen Feld.- 12. Die elektrische Leitfähigkeit.- V. Halbleiter.- 1. Die Eigenleitung der Isolatoren. Defektelektronen.- 2. Gitterfehler, Donatoren, Akzeptoren.- 3. Überschußleiter, Defektleiter.- 4. Kontakt zwischen Metall und Halbleiter.- 5. Die Grenzschicht zwischen Überschuß- und Defektleitern.- VI. Der flüssige Zustand.- 1. Elektrolytische Leitung wäßriger Lösungen.- 2. Hittorf sehe Überführungszahlen.- 3. lonenbeweglichkeit.- 4. Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Konzentration. Theorie von Debye-Hückel und Onsager.- 5. Dielektrische Polarisation und Dielektrizitätskonstante von Gasen und Flüssigkeiten.- 6. Die magnetische Suszeptibilität.