Hans C. Wolf – författare

Atomic physics and its underlying quantum theory are the point of departure for many modern areas of physics, astrophysics, chemistry, biology, and even electrical engineering. This textbook provides a careful and eminently readable introduction to the results and methods of empirical atomic physics. The student will acquire the tools of quantum physics and at the same time learn about the interplay between experiment and theory. A chapter on the quantum theory of the chemical bond provides the reader with an introduction to molecular physics. Plenty of problems are given to elucidate the material. The authors also discuss laser physics and nonlinear spectroscopy, incorporating latest experimental results and showing their relevance to basic research. Extra items in the second edition include solutions to the exercises, derivations of the relativistic Klein-Gordon and Dirac equations, a detailed theoretical derivation of the Lamb shift, a discussion of new developments in the spectroscopy of inner shells, and new applications of NMR spectroscopy, for instance tomography.

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studenten der Physik, der Naturwissenschaften oder der Elektrotechnik ab 3. Semester. Die Atomphysik und die dazugehörige Quantenphysik bilden die Grundlage für viele moderne Gebiete der Physik, der Chemie, Biologie wie auch der Elektrotechnik. Es führt sorgfältig und leicht verständlich in die Ergebnisse und Methoden der empirischen Atomphysik ein. Gleichzeitig wird dem Leser das Rüstzeug der Quantentheorie vermittelt, wobei die Wechselwirkung zwischen Experiment und Theorie besonders herausgearbeitet wird. Die Autoren haben die neuesten Resultate mit berücksichtigt und behandeln insbesondere auch die für Grundlagenforschung und Anwendung gleichermaßen wichtige Laserphysik und nichtlineare Spektroskopie. Verbesserungen und Ergänzungen in der vorliegenden 3. Auflage beziehen sich u.a. auf die Behandlung der relativistischen Klein-Gordon und Dirac-Gleichungen, eine theoretische Ableitung der Lamb-Verschiebung, neue Entwicklungen in der Spektroskopie innerer Schalen, neue Anwendungen der NMR-Spektroskopie, z.B. Tomographie. Außerdem enthält diese Auflage eine große Anzahl von Übungsaufgaben einschließlich der Lösungen zur Vertiefung und zum Selbststudium.

Molekülphysik und Quantenchemie führt systematisch und leicht zugänglich in die Grundlagen der beiden Gebiete ein, wie es zum Verständnis der physikalischen Eigenschaften von Molekülen und der chemischen Bindung erforderlich ist. Aufbauend auf Grundkenntnissen aus der Atom- und Quantenphysik (von den gleichen Autoren) vermittelt es den Studenten der Physik, der Physikalischen Chemie und der Theoretischen Chemie die experimentellen und theoretischen Grundlagen und deren Wechselwirkung. Die vorliegende fünfte Auflage wurde um wesentliche aktuelle Entwicklungen experimenteller Methoden und theoretischer Ansätze erweitert. Neu: Abschnitte zu Molekularen Funktionseinheiten, zu Optischer Spektroskopie und Elektrolumineszenz. Durchgehende überarbeitete Neuauflage. 133 Aufgaben vervollständigen das Buch. Die dazugehörigen Lösungen können im Internet abgerufen werden.

This volume contains extended abstracts of the 10 plenary lectures, 27 invited symposium lectures and ap- proximately 300 contributed papers that were presented at the 25th Congress Ampère. The contributions cover the full range of magnetic resonance and radiospectroscopy and their applications in physics, chemical physics, medicine and biology. Advanced NMR and ESR techniques are treated, as are their applications to novel materials.

This volume contains extended abstracts of the 10 plenary lectures, 27 invited symposium lectures and ap- proximately 300 contributed papers that were presented at the 25th Congress Ampère. The contributions cover the full range of magnetic resonance and radiospectroscopy and their applications in physics, chemical physics, medicine and biology. Advanced NMR and ESR techniques are treated, as are their applications to novel materials.

Atomic physics and its underlying quantum theory are the point of departure for many modern areas of physics, astrophysics, chemistry, biology, and even electrical engineering. This textbook provides a careful and eminently readable introduction to the results and methods of empirical atomic physics. The student will acquire the tools of quantum physics and at the same time learn about the interplay between experiment and theory. A chapter on the quantum theory of the chemical bond provides the reader with an introduction to molecular physics. Plenty of problems are given to elucidate the material. The authors also discuss laser physics and nonlinear spectroscopy, incorporating latest experimental results and showing their relevance to basic research. Extra items in the second edition include solutions to the exercises, derivations of the relativistic Klein-Gordon and Dirac equations, a detailed theoretical derivation of the Lamb shift, a discussion of new developments in the spectroscopy of inner shells, and new applications of NMR spectroscopy, for instance tomography.

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studenten der Physik, der Naturwissenschaften oder der Elektrotechnik ab 3. Semester. Die Atomphysik und die dazugehörige Quantenphysik bilden die Grundlage für viele moderne Gebiete der Physik, der Chemie, Biologie wie auch der Elektrotechnik. Es führt sorgfältig und leicht verständlich in die Ergebnisse und Methoden der empirischen Atomphysik ein. Gleichzeitig wird dem Leser das Rüstzeug der Quantentheorie vermittelt, wobei die Wechselwirkung zwischen Experiment und Theorie besonders herausgearbeitet wird. Die Autoren haben die neuesten Resultate mit berücksichtigt und behandeln insbesondere auch die für Grundlagenforschung und Anwendung gleichermaßen wichtige Laserphysik und nichtlineare Spektroskopie. Verbesserungen und Ergänzungen in der vorliegenden 3. Auflage beziehen sich u.a. auf die Behandlung der relativistischen Klein-Gordon und Dirac-Gleichungen, eine theoretische Ableitung der Lamb-Verschiebung, neue Entwicklungen in der Spektroskopie innerer Schalen, neue Anwendungen der NMR-Spektroskopie, z.B. Tomographie. Außerdem enthält diese Auflage eine große Anzahl von Übungsaufgaben einschließlich der Lösungen zur Vertiefung und zum Selbststudium.

1. 1 Klassische Physik und Quantenphysik Die Atom- und Quantenphysik, in die dieses Buch einführt, ist im wesentlichen ein Kind des ersten Drittels dieses Jahrhunderts. Die Einteilung der klassischen Physik in Gebiete wie Mechanik, Akustik, Wärmelehre, Elektrizität, Optik mußte erweitert werden, als bei fortschreitender Kenntnis vom Aufbau der Materie Atome und Quanten Gegenstand der physikalischen Forschung wurden. Zur klassischen Physik kommt deshalb im 20. Jahr­ hundert die Physik der Atome und der Licht- oder Energie-Quanten hinzu. Ziel der Atomphysik ist das Verständnis des Aufbaus der Atome, ihrer Struktur und ihrer Wechselwirkungen untereinander und mit elektrischen und magnetischen Feldern. Die Atome sind aus dem positiv geladenen Kern und den negativ geladenen Elektronen aufgebaut. Die zwischen diesen Teilchen wirkenden elektromagnetischen Kräfte sind aus der klassischen Physik wohlbekannt. Die Physik der Atomkerne läßt sich allein mit diesen Kräften nicht mehr verstehen. Neue Kräfte- die Kernkräfte- sind hier bestimmend, und die typischen Bindungsener­ gien sind um Größenordnungen höher. Die Untersuchung der Kerne, der Elementarteil­ chen und die gesamte Hochenergiephysik bilden deshalb ein eigenes Teilgebiet der Physik. Es wird hier nicht behandelt. 1. 2 Kurzer historischer Überblick Das Wort Atom kommt aus dem Griechischen und bedeutet das Unzerschneidbare, den kleinsten Baustein der Materie, den man nicht weiter teilen kann. Dieser Begriff wurde im 5. und 4. vorchristlichen Jahrhundert von griechischen Naturphilosophen geprägt. Die ersten atomistischen Theorien über den Aufbau der Materie stammen von Demokrit (460-370), Platon (429-348) und Aristoteles (384--322).

The second edition of this book again enjoyed a very positive reception from both uni­ versity teachers and students. In this edition we have removed all of the typographical errors that came to our attention. In order to keep the book as current as possible, new developments in the direct observation of individual atoms in electromagnetic traps (Paul traps) and of atoms in molecules on solid surfaces using the scanning tunnel microscope have been added to this edition. Furthermore, new experiments in atomic interferometry have been included; they have become possible by making use of modern microstructure technology. Finally, the possibility of cooling atomic beams using laser radiation has taken on increasing impor­ tance; therefore we have treated this subject as well. This third English Edition cor­ responds to a future Fifth German Edition. We again thank all those colleagues and students who have pointed out to us errors in previous editions. It is a pleasure for us to thank again Springer-Verlag, in particular Dr. H. Latsch, Dr. H. J. Kolsch and C.-D. Bachem for their always excellent cooperation.

This fourth edition contains a few additional figures. Otherwise only typographical er­ rors have been removed. The final chapter on Fundamentals of the Quantum Theory of Chemical Bonding is continued in an extended way in the textbook Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry by the same authors. This book contains, in particular, a profound presentation of group theory as applied to atoms and molecules. Furthermore, the in­ teraction between atoms and molecules and light is treated in detail. We thank again Springer-Verlag, in particular Dr. H.1. Kblsch and Mr. C.-D. Bachem for their excellent cooperation as always, and Prof. W. D. Brewer for his con­ tinuous support in translating our German text. Stuttgart, February 1994 H. Haken H. C. Wolf Preface to the Third Edition The second edition of this book again enjoyed a very positive reception from both uni­ versity teachers and students. In this edition we have removed all of the typographical errors that came to our attention. In order to keep the book as current as possible, new developments in the direct observation of individual atoms in electromagnetic traps (Paul traps) and of atoms in molecules on solid surfaces using the scanning tunnel microscope have been added to this edition.

This fourth edition contains a few additional figures. Otherwise only typographical er­ rors have been removed. The final chapter on Fundamentals of the Quantum Theory of Chemical Bonding is continued in an extended way in the textbook Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry by the same authors. This book contains, in particular, a profound presentation of group theory as applied to atoms and molecules. Furthermore, the in­ teraction between atoms and molecules and light is treated in detail. We thank again Springer-Verlag, in particular Dr. H.1. Kblsch and Mr. C.-D. Bachem for their excellent cooperation as always, and Prof. W. D. Brewer for his con­ tinuous support in translating our German text. Stuttgart, February 1994 H. Haken H. C. Wolf Preface to the Third Edition The second edition of this book again enjoyed a very positive reception from both uni­ versity teachers and students. In this edition we have removed all of the typographical errors that came to our attention. In order to keep the book as current as possible, new developments in the direct observation of individual atoms in electromagnetic traps (Paul traps) and of atoms in molecules on solid surfaces using the scanning tunnel microscope have been added to this edition.

Atom- und Quantenphysik führt sorgfältig und leicht verständlich in die Ergebnisse und Methoden der empirischen Atomphysik ein, wobei auch das Rüstzeug der Quantentheorie vermittelt und besonders die Wechselwirkung zwischen Experiment und Theorie herausgearbeitet wird. Die vorliegende sechste Auflage wurde verbessert und durch Berücksichtigung neuer Entwicklungen ergänzt: Ein neuer Abschnitt zu Positronium, Myonium und Antiwasserstoff wurde hinzugefügt; bereits ab der 5. Auflage direkte Beobachtung einzelner Atome in Paul-Fallen, von Atomen in Molekülen an Festkörperoberflächen durch Rastertunnelmikroskopie, neue Experimente zur Atominterferometrie, Laserkühlung von Atomen. Auch gibt es einen Anhang zur Herleitung der Heisenbergschen Unschärferelation. Das letzte Kapitel führt in die Grundlagen der Quantentheorie der chemischen Bindung ein, welche im zweiten Band der Autoren Molekülphysik und Quantenchemie ihre Fortsetzung findet. 167 Übungen mit vollständigen Lösungen runden das Buch ab und dienen der Vertiefung.

Molekülphysik und Quantenchemie führt systematisch und leicht zugänglich in die Grundlagen der beiden Gebiete ein, wie es zum Verständnis der physikalischen Eigenschaften von Molekülen und der chemischen Bindung erforderlich ist. Aufbauend auf Grundkenntnissen aus der Atom- und Quantenphysik (von den gleichen Autoren) vermittelt es den Studenten der Physik, der Physikalischen Chemie und der Theoretischen Chemie die experimentellen und theoretischen Grundlagen und deren Wechselwirkung. Die vorliegende vierte Auflage wurde um wesentliche aktuelle Entwicklungen experimenteller Methoden und theoretischer Ansätze erweitert. Ebenso ist ein neues Kapitel zu Einzelmolekülen u. Einzelmolekül-Spektroskopie hinzugekommen. 133 Aufgaben vervollständigen das Buch. Die dazugehörigen Lösungen können im Internet abgerufen werden.

Molekülphysik und Quantenchemie führt systematisch und leicht zugänglich in die Grundlagen der beiden Gebiete ein, wie es zum Verständnis der physikalischen Eigenschaften von Molekülen und der chemischen Bindung erforderlich ist. Aufbauend auf Grundkenntnissen aus der Atom- und Quantenphysik (von den gleichen Autoren) vermittelt es den Studenten der Physik, der Physikalischen Chemie und der Theoretischen Chemie die experimentellen und theoretischen Grundlagen und deren Wechselwirkung. Die vorliegende dritte Auflage wurde um wesentliche aktuelle Entwicklungen experimenteller Methoden und theoretischer Ansätze erweitert. Sie enthält nun auch 133 Übungsaufgaben mit vollständigen Lösungen zur Vertiefung und zum Selbststudium.

Molekülphysik und Quantenchemie führt gemeinsam in die Grundlagen der Gebiete ein, wie es zum Verständnis der physikalischen Eigenschaften von Molekülen und der chemischen Bindung erforderlich ist. Aufbauend auf Grundkenntnissen der Atom- und Quantenphysik (von den gleichen Autoren) vermittelt es den Studenten der Physik, der Physikalischen Chemie und der Theoretischen Chemie die experimentellen und theoretischen Grundlagen. Die zweite Auflage geht neben neueren theoretischen Ansätzen auf aktuelle Entwicklungen ein wie hochauflösende Zweiphotonen-, Ultrakurzzeit-, und Photoelektronenspektroskopie, optische Untersuchung einzelner Moleküle in kondensierter Phase, Elektrolumineszenz und Leuchtdioden.