Atomphysik: Eine Einführung

محتوای این کتاب تقریباً با یک سخنرانی مقدماتی یک ترم در مورد فیزیک اتمی مطابقت دارد. مقداری دانش مکانیک و الکترودینامیک و همچنین دانش اولیه حساب بردار و دیفرانسیل مورد نیاز است. آشنایی با مکانیک کوانتومی لزوماً فرض نمی شود. البته مفید است و خواننده پس از آن می تواند از چند چیز صرف نظر کند. اما این متن در درجه اول برای دانش آموزانی در نظر گرفته شده است که می خواهند همزمان فیزیک اتمی و مکانیک کوانتومی را شروع کنند یا می خواهند ابتدا برای مکانیک کوانتومی آماده شوند. به هر حال، مکانیک کوانتومی در طول تاریخ همراه با فیزیک اتمی توسعه یافته است و نمی توان به راحتی از نظر ارائه از آن جدا شد. به همین دلیل، ساده ترین اصطلاحات مکانیک کوانتومی ابتدا در این متن توضیح داده شده است و از مبانی تجربی شروع می شود. در ادامه، عمدتاً از معادله شرودینگر و ملاحظات تقارن ساده استفاده می شود. البته، این توضیحات نمی‌توانند و نباید جایگزین مطالعه منظم مکانیک کوانتومی شوند، اما باید مکمل خاصی را ارائه دهند که دیدگاه‌های آن با مقدمه‌ای نظری به مکانیک کوانتومی متفاوت است. این تکرار در هنگام یادگیری ضرری ندارد، برعکس: تمام تجربیات نشان می‌دهد که به سختی کسی قادر به یادگیری مکانیک کوانتومی و مقابله با آن است. درک مکانیک کوانتومی معمولاً از طریق یک دوره طولانی‌تر عادت کردن به آن و از طریق تفکر در مورد مسائل از دیدگاه‌های مختلف به دست می‌آید.

Der Inhalt dieses Buches entspricht in seinem Umfang ungefähr einer einsemestrigen Einführungsvorlesung in die Atomphysik. Vorausgesetzt werden einige Kenntnisse aus der Mechanik und Elektrodynamik sowie Grundkenntnisse in Vektor-und Differential­ rechnung. Vertrautheit mit der Quantenmechanik wird nicht unbedingt vorausgesetzt. Natürlich ist sie nützlich, und der Leser wird dann einiges überschlagen können. Aber der vor­ liegende Text ist vor allem auch für Studenten gedacht, die etwa gleichzeitig mit dem Studium der Atomphysik und der Quantenmechanik beginnen, oder die sich auf die Quantenmechanik erst vorbereiten wollen. Schließlich hat sich die Quantenmechanik historisch an der Atomphysik entwickelt und ist auch in der Darstellung nicht gut von ihr zu trennen. Daher werden in dem vorliegenden Text, ausgehend von den experimen­ tellen Grundlagen, zunächst die einfachsten quantenmechanischen Begriffe erläutert. Es wird dann im weiteren hauptsächlich von der Schrödingergleichung und von einfachen Symmetrie-Betrachtungen Gebrauch gemacht. Diese Darlegungen können und sollen ein reguläres Studium der Quantenmechanik natürlich nicht ersetzen_ Sie sollen aber eine gewisse Ergänzung dadurch bieten, daß die Perspektiven anders liegen als bei einer theo­ retischen Einführung in die Quantenmechanik. Diese Wiederholung beim Lernen schadet nicht, im Gegenteil: alle Erfahrung zeigt, daß kaum jemand in der Lage ist, Quanten­ mechanik auf Anhieb zu lernen und damit umzugehen. Das Verständnis der Quanten­ mechanik entsteht vielmehr normalerweise durch längere Gewöhnung und durch ein vielfaches Durchdenken der Probleme aus verschiedenen Blickrichtungen.