Freitag, 31. März 2017

[ #physik ] Repetitorium der Atomphysik

Das Repetitorium gibt einen Überblick über die Grundlagen der Atomphysik wesentlich am Wasserstoffatom. Zur Illustration laden drei Windows-Programme ein (Rutherford, Bohr und Schrödinger). Dazu Paschen-Back-Effekt, Hundtsche Regeln, Hyperfeinstruktur, Schwingungs- und Rotationsübergänge.

Das Programmpaket enthält Programme zur Rutherford-Streuung, zum Bohrschen Atommodell und zum Wellenmechanischen Modell des Wasserstoffatoms. In Hilfetexten wird außerdem der theoretische Hintergrund komprimiert dargestellt.  Mit dem Additum wird das Repetitorium fortgeführt (u.a. Paschen-Back-Effekt, Hundtsche Regeln, Hyperfeinstruktur, Schwingungs- und Rotationsübergänge etc.)

Die drei Freeware-Programme, die zusammen mit einem gelungenen Handbuch das Repetitorium der Atomphysik bilden, sind solche Versuchsaufbauten, bei denen virtuelle Experimente anschaulich die Vorgänge bei Streuprozessen und Co. vorführen.

Allein schon das knapp 50 Seiten starke Handbuch, das Grundlagen der Atomphysik wie den Separationsansatz oder die Spin-Bahn-Kopplung erläutert, ist überaus lesenswert. Der Autor versteht das auf einer Vorlesung zur Einführung in die Atomphysik basierende Werk als Repetitorium für Studierende.

 [ #UNIversität ]

Inhaltsverzeichnis des Handbuches
  • 1 Einleitung 
  • 2 Tabellarische Übersicht 
  • 3 Vorgeschichte der Atomphysik 
  • 3.1 Von der Postulierung bis zum Existenzbeweis von Atomen 
  • 3.2 Einige grundlegende quantenphysikalische Phänomene
  • 3.2.1 Strahlung eines schwarzen Körpers 
  • 3.2.2 Photoelektrischer Effekt
  • 3.2.3 COMPTONeffekt 
  • 3.2.4 Materiewellen 
  • 4 Atommodelle und ihre Anwendungen
  • 4.1 RUTHERFORDsches Atommodell und Streuversuche
  • 4.1.1 RUTHERFORDsches Atommodell 
  • 4.1.2 RUTHERFORD-Streuung 
  • 4.2 Wasserstoffspektrum und BOHRsches Atommodell 
  • 4.2.1 Wasserstoffspektrum
  • 4.2.2 BOHRsches Atommodell 
  • 4.2.3 Korrespondenzprinzip
  • 4.2.4 FRANCK-HERTZ-Versuch 
  • 4.2.5 SOMMERFELDsche Erweiterung des BOHRschen Atommodells 
  • 4.2.6 Kritik am BOHRschen Atommodell 
  • 4.3 Das wellenmechanische Modell des Wasserstoffatoms 
  • 4.3.1 Zeitunabhängige Schrödingergleichung für ein Zentralkraftfeld 
  • 4.3.2 Interpretation der Wellenfunktion
  • 4.3.3 Separationsansatz
  • 4.3.4 Lösungsfunktionen der Schrödingergleichung 
  • 4.3.5 Bahndrehimpuls des  Elektrons 
  • 4.4 Feinstruktur des Wasserstoffatoms 
  • 4.4.1 Berücksichtigung relativistischer Effekte
  • 4.4.2 Magnetisches Moment der Bahnbewegung
  • 4.4.3 Spin des Elektrons
  • 4.4.4 Spin-Bahn-Kopplung 
  • 4.4.5 Energie der Spin-Bahn-Kopplung
  • 4.4.6 Energieniveaus und Auswahlregeln für das Einelektronensystem 
  • nach der Quantentheorie 
  • 5 Zusammenfassung 
  • Anhang: Hinweise zur Installation der Programme 
  • Literaturverzeichnis 

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