Quantenmechanik

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 man die Quantenmechanik an und wie geht man 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.

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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:
- historische Anfänge der Quantentheorie
- Schrödingers Wellenmechanik: Wasserstoffatom und harmonischer Oszillator
- Grundlagen der Quantenmechanik: Zustände, Observable, Symmetrien
- Interpretationen der Quantenmechanik
- Spin und Drehimpulse
- Näherungsverfahren: Störungsrechnung, Variationsrechnung, Born-Oppenheimer-Näherung, WKB-Näherung
- Zeitabhängige Störungstheorie
- Adiabatische Näherung und Berry-Phase
- Potenzialstreuung
- Allgemeine Streutheorie: S-Matrix, Störungstheorie, zeitabhängige Störungstheorie
- Kanonischer Formalismus der Quantenmechanik: vom Lagrangian zum Hamiltonian mit Zwangsbedingungen
- Pfadintegralformalismus
- Quantenmechanik des elektromagnetischen Feldes: Landau-Niveaus, Aharonov-Bohn-Effekt, Photonen und Übergangsraten
- Verschränkung: Bellsche Ungleichungen und Grundzüge des Quantencomputing