The Picture Book of Quantum Mechanics enables students to understand wave mechanics intuitively by graphically illustrating the time evolution and parameter dependence of wave functions in a wide variety of situations. It includes 200 computer-generated solutions of the Schrodinger equation for one- and three-dimensional systems generated by Brandt and Dahmen's Interquanta program.
Von den Maxwell-Gleichungen über die Elektro- und Magnetostatik zur elektromagnetischen Induktion
Dieses essential konzentriert sich auf die Vermittlung der wichtigsten Grundbegriffe, von der Elektrostatik, den Phänomenen des elektrischen Stromes bis hin zu den Maxwell-Gleichungen und aus ihnen abgeleiteten Erkenntnissen. Begriffe wie Ladung, Coulomb-Kraft, Dipol, elektrisches Feld und Potential, magnetisches Feld, Lorentz-Kraft und die Wechselbeziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern wie die Induktion werden dargestellt. Auf die vielen Anwendungen der Elektrodynamik wird hingewiesen.
Mit statistischen Methoden und Java-Programmen
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.
Ein kompakter Überblick für Studierende und Anwender
Diese kompakte Einführung enthält die wichtigsten Grundlagen der mathematischen Statistik, die Beschreibung von Messungen und deren Fehler als Ergebnisse von Stichproben und die Methode der kleinsten Quadrate, angewandt auf verschieden schwierige konkrete Beispiele. Zusätzlich werden kurze Hinweise auf weitere Verfahren der Datenanalyse gegeben.
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: Lichtwellen, Materiewellen, Wellenpakete, Schrödinger-Gleichung, Wahrscheinlichkeitsinterpretation Quantenmechanik in einer Dimension: Streuung, gebundene Zustände, Bewegung im Potential, kohärente und gestauchte Zustände, Quantilbewegung Zweiteilchenzustände: unterscheidbare und ununterscheidbare Teilchen Quantenmechanik in drei Dimensionen: Drehimpuls, Streuamplitude, Streuquerschnitt, Resonanzstreuung, Wasserstoffatom, Keplerbewegung Hybridisierung Spin und magnetische Resonanz Experimentelle Beispiele aus Atom-, Kern-, Teilchen- und Festkörperphysik Einfache Aspekte der Struktur der Quantenmechanik
Mit Max Plancks Entdeckung des nach ihm benannten Wirkungsquantums im Dezember 1900 beginnt das Zeitalter der modernen Physik. Es ist durch die Entwicklung neuer Theorien gekennzeichnet, die über die klassischen Gesetze hinausgehen: einerseits Einsteins Relativitätstheorien von 1905 und 1916, andererseits die Quantenmechanik (1925/26). Ein Schwerpunkt der Darstellung ist die Kernphysik, die Aufklärung des Aufbaus der Atomkerne und die Entdeckung der Kernkraft. Zudem setzt sich der Band mit den Anwendungen der modernen Physik vom Kernreaktor bis zum Laser auseinander.
Die vierte Auflage dieses erfolgreichen Buchs gibt eine umfassende Einführung in statistische und numerische Methoden zur Auswertung empirischer und experimenteller Daten. Statistische Theorie und praktische Probleme werden gleichermaßen behandelt: Es wird eine knappe mathematische Formulierung benutzt, ohne dabei die Anwendungen zu vernachlässigen, die in vielen Beispielen dargestellt werden. Nach einer Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und die Zufallsvariablen gibt das Buch einen Überblick über die Erzeugung von Zufallszahlen und ihre Anwendung, die Monte-Carlo-Methode, sowie über wichtige Verteilungen. In den folgenden Kapiteln werden Stichproben, die Maximum-Likelihood-Methode und die Tests statistischer Hypothesen besprochen. Schließlich werden die wichtigsten statistischen Methoden behandelt: kleinste Quadrate, Minimierung, Varianzrechnung, Lineare und Polynominale Regression sowie Zeitreihenanalyse. Die beigefügte CD-Rom bietet eine ausführliche Programmbibliothek (in FORTRAN und C), die man in eigenen Anwendungen benutzen kann, außerdem eine Graphikbibliothek (für DOS, Windows95, WindowsNT und Linux) sowie viele Beispielprogramme (als Quellcode und als ausführbare Datei).