Grundlagen Quantenmechanik und Statistik

Im Rahmen einer SHK-Stelle am Institut für Theoretische Physik, Weltraum- und Astrophysik (TP4) der Ruhr-Universität Bochum habe ich das Manuskript zur Vorlesung „Grundlagen der Quantenmechanik und Statistik“, gehalten von PD Dr. Horst Fichtner, in LaTeX gesetzt.

Die für das Skript erstellten Graphiken sind in meinem Graphikarchiv in verschiedenen Formaten verfügbar und sind hier nachfolgend aufgeführt. Die angegebenen Abbildungsnummern beziehen sich dabei auf die Nummern im Skript (Version 1.0).

Teil I: Quantenmechanik

Abb-Nr Titel Vorschau
Warum Quantentheorie?
1.1 Planck’sches Strahlungsgesetz
Planck'sches Strahlungsgesetz (1)
1.2 Vergleich Planck’sches Strahlungsgesetz, Wien’sches Gesetz und Rayleigh-Jeans-Gesetz
Planck'sches Strahlungsgesetz (2) - Vergleich Wien-, Rayleigh-Jeans- und Planck'sches Strahlungsgesetz
1.3 Compton-Effekt
Compton-Effekt (1)
1.4 Elektronenbahn als stehende Welle
Elektronenbahn als stehende Welle
1.5 Doppelspaltexperiment
Doppelspaltexperiment - Elektroneninterferenz
1.6 Einordnung der Quantenmechanik
Quantenmechanik - Einordnung
Wellenmechanik
2.1 Dispersive Wellen
Dispersive Wellen
2.2 Dispersionsrelation für Materiewellen
Dispersionsrelation für Materiewellen
2.3 Interferenz von EM-Wellen am Doppelspalt (ohne Bestimmung des Spaltdurchtritts)
Doppelspaltexperiment - Quanten (1)
Interferenz von EM-Wellen am Doppelspalt (mit Bestimmung des Spaltdurchtritts)
Doppelspaltexperiment - Quanten (2)
2.4 Ebene Welle im Orts- und Impulsraum
Ebene Welle im Orts- und Impulsraum
Lösung der Schrödinger-Gleichung für spezielle physikalische Systeme
3.1 Potential des harmonischen Oszillators und Potentialnäherung (a)
Harmonischer Oszillator in 1D (2)
Potential des harmonischen Oszillators und Potentialnäherung (b)
Potentialnäherung durch harmonischen Oszillator
3.2 Veranschaulichung der Lösungen ψn (a)
Wellenfunktionen des eindimensionalen harmonischen Oszillators
Veranschaulichung der Lösungen ψn (b)
Wahrscheinlichkeitsdichten des eindimensionalen harmonischen Oszillators
3.3 Kastenpotential
Kastenpotential (1)
3.3 Lösungen für das Kastenpotential
Kastenpotential (2)
3.5 Potentialwall und Durchtunnelungswahrscheinlichkeit
Kastenpotential (4)
3.6 Schematische Darstellung der Wellenfunktion beim Tunneleffekt
Tunneleffekt - Wellenfunktion und Potential (1)
Bemerkung 3.4.1 (a)
Potential ohne unendlich hohe Wände
Bemerkung 3.4.1 (b)
Potential mit einer unendlich hohen Wand
Bemerkung 3.4.1 (c)
Potential mit zwei unendlich hohen Wänden
Beispiel 3.4.1
Harmonischer Oszillator in 1D (1)
3.7 Atomkernpotential
Kernpotential
3.8 Drehimpulskegel
Drehimpulskegel
3.9 Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=1, l=0
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=1, l=0
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=2, l=0
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=2, l=0
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=2, l=1
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=2, l=1
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=3, l=0
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=3, l=0
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=3, l=1
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=3, l=1
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=3, l=2
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=3, l=2
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=4, l=0
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=4, l=0
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=4, l=1
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=4, l=1
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=4, l=2
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=4, l=2
Die Radialfunktion R(r) des Wasserstoffatoms für n=4, l=3
Radialfunktion des Wasserstoffs für n=4, l=3
3.10 Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=1, l=0
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=1, l=0
Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=2, l=0
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=2, l=0
Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=2, l=1
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=2, l=1
Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=3, l=0
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=3, l=0
Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=3, l=1
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=3, l=1
Radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Abstand von r bis r + dr im Wasserstoffatom für n=3, l=2
Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff für n=3, l=2
3.11 Räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte \fn_phv |\phi(x,z)|^2 des Elektrons im Wasserstoffatom.
3.12 Wasserstoffserien
Wasserstoffserien
3.13 Wasserstoff-Energieniveaus mit Feinstruktur
Termschema Wasserstoff mit Feinstruktur

Teil II: Statistik

Abb-Nr Titel Vorschau
Kinetische Gastheorie
7.1 Maxwellverteilung
Maxwell-Boltzmann Verteilungsfunktion (1)
Thermodynamik
Abschnitt 8.5.1
Ideales Gas (1)
8.1 p-V-Diagramm (a)
pV-Diagramm - ideales Gas (1)
p-V-Diagramm (b)
pV-Diagramm - ideales Gas (2)
8.2 p-V-Diagramm des realen Gases (1)
pV-Diagramm - reale Gase (1)
8.3 p-V-Diagramm des realen Gases (2)
pV-Diagramm - reale Gase (2)
8.4 p-V-Diagramm des Carnot’schen Kreisprozesses
Carnotscher Kreisprozess (1) - pV-Diagramm
8.5 Schematischer Ablauf des Carnot’schen Kreisprozesses
Carnotscher Kreisprozess (2)
Beispiel 8.7.1
pT-Diagramm (1) - ideales Gas
Statistische Mechanik
Abschnitt 9.1.1
Phasenraum - Mikro- und Makrozustände
9.1 Phasenraumtrajektorie
Phasenraumtrajektorie (1)
9.2 Phasenraumtrajektorie und Ensemble
Phasenraumtrajektorie (2)
9.3 Vergleich der mittleren Besetzungszahlen der Statistiken Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein und Fermi-Dirac
Vergleich der mittleren Besetzungszahlen der Statistiken Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein und Fermi-Dirac

Teil III: Anhang

Abb-Nr Titel Vorschau
Anhang C: Periodensystem
Periodensystem