Hans Dieter Dahmen – författare

Interquanta (IQ), an interactive program on quantum mechanics allows students to do their own quantum physics experiments on the computer, and to study in 3D color graphics such quantities as complex probability amplitude, eigencalues, scattering cross sections, and more. By experiencing many such computer experiments, students gain a unique, "hands-on" experience in quantum physics which is otherwise difficult to achieve. The graphic features include two-and three-dimensional graphics in the form of static frames and motion pictures.

Students do no programming, and hence need no previous detailed knowledge of this. The program has a very convenient, self-explanatory user interface based on the Java software technology. The book provides a recapitulation of the basic quantum mechanical formula, a manual to the IQ program, and a complete course with more than 300 tested problems. Fully automatic demonstration sessions are provided as introduction to interactive work.

Physics topics covered include free particles, bound states and scattering in various potentials in one and three space dimensions, two-particle systems, properties of special functions of mathematical physics.

The aim of this book is to explain the basic concepts and phenomena of quantum mechanics by means of visualisation. Computer-generated illustrations in color are used extensively throughout the text, helping to establish the relation between quantum mechanics—wave functions, interference, atomic structure, and so forth—and classical physics—point mechanics, statistical mechanics, and wave optics. Even more important, by studying the pictures in parallel with the text, readers develop an intuition for such notoriously abstract phenomena as:

Die Autorenvermitteln die wichtigsten Grundbegriffe der Mechanik, die Newtonschen Gesetzeund aus ihnen abgeleiteten Erkenntnisse. Die Leser lernen die BegriffeGeschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Energie, Impuls, Drehmoment,Drehimpuls, Leistung und Wirkung kennen. Die Bewegung eines einzelnenMassenpunkts wird an den klassischen Beispielen Pendel, Fall, Wurf undPlanetenbewegung verdeutlicht. Für Systeme mehrerer Massenpunkte gelten unterbestimmten Umständen die Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls. Derstarre Körper wird für den Fall seiner Bewegung um eine feste Achse betrachtet.Die Darstellung schließt mit der Diskussion verschiedener Bezugssysteme.

Die Autoren zeigen in diesem essential, wie Schwingungen und Wellen in vielen Teilgebieten der Physik auftreten und dass ein Massenpunkt um seine Ruhelage oder ein elektrischer Strom um den Wert Null schwingen können. Sie führen die Leser in die mathematische Behandlung und die verwendeten Begriffe ein und geben Erläuterungen zu Erscheinungen wie gedämpfte und erzwungene Schwingungen und zum Phänomen der Resonanz. Die Leser lernen, dass Wellen räumliche Muster einer physikalischen Größe sind, die sich zeitlich im Raum ausbreiten. Ihr Verhalten wird durch die Wellengleichung bestimmt und durch die Gegebenheiten im Raum. Betrachtet werden Wellen in einer und drei Raumdimensionen und die Phänomene Interferenz, Reflexion, Brechung, Polarisation und stehende Wellen.

In diesem Buch werden die grundlegenden Begriffe und Erscheinungen der Quantenmechanik eingeführt und visualisiert. Computergrafiken dienen zur Veranschaulichung der zunächst ungewohnt abstrakten Begriffe dieses Gebiets. Dabei werden insbesondere Vergleiche mit der klassischen Mechanik und der Wellenoptik herangezogen. Grafiken vieler Beispiele helfen dabei, eine Intuition auch für quantenmechanische Vorgänge zu vermitteln. Mehr als 80 computergenerierte Videos zum Buch sind in einem YouTube-Kanal zusammengefasst und über QR-Codes im Buch leicht einzusehen. Studierenden der Physik sowie Lehramtsstudierenden der Physik oder Chemie werden folgende spannende Themen erklärt: