Spis treści. 1. Wstęp Masa i rozmiary atomu Izotopy Przedmowa do wydania szóstego... 13

Transkrypt

1 5 Spis treści Przedmowa do wydania szóstego Przedmowa do wydania czwartego Przedmowa do wydania pierwszego Wstęp Fizyka klasyczna i mechanika kwantowa Krótki rys historyczny Masa i rozmiary atomu Czym jest atom? Wyznaczanie masy atomu Metody wyznaczania liczby Avogadra Elektroliza Stała gazowa i stała Boltzmanna Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego w kryształach Wyznaczanie N A z wykorzystaniem rozpadu promieniotwórczego Wyznaczanie rozmiarów atomu Zastosowanie kinetycznej teorii gazów Przekrój czynny na oddziaływanie Doświadczalne wyznaczanie przekroju czynnego na oddziaływanie Wyznaczanie rozmiarów atomu z objętości własnej Rozmiary atomu wyznaczane z pomiarów dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego w kryształach Czy można zobaczyć pojedynczy atom? Zadania i problemy Izotopy Układ okresowy pierwiastków Spektroskopia mas

2 Metoda paraboli Ulepszone spektrometry mas Wyniki spektrometrii mas Współczesne zastosowania spektrometrii mas Rozdzielanie izotopów Zadania i problemy Jądro atomowe Przechodzenie elektronów przez materię Przechodzenie cząstek przez materię (rozpraszanie Rutherforda) Niektóre własności cząstek Rozpraszanie cząstek w folii Wyprowadzenie wzoru Rutherforda na rozpraszanie Wyniki doświadczalne Co należy rozumieć przez promień jądra? Zadania i problemy Foton Falowa natura światła Promieniowanie cieplne Rozkład widmowy promieniowania ciała doskonale czarnego Wzór Plancka Wyprowadzenie wzoru Plancka przez Einsteina Zjawisko fotoelektryczne Zjawisko Comptona Doświadczenia Wyprowadzenie wzoru na rozpraszanie Comptona Zadania i problemy Elektron Wytwarzanie swobodnych elektronów Rozmiary elektronu Ładunek elektronu Ładunek właściwy e/m elektronu Falowy charakter elektronu i innych cząstek Interferencja atomów Zadania i problemy Podstawowe własności fal materii Pakiety falowe Interpretacja probabilistyczna Zasada nieokreśloności Heisenberga Nieokreśloność energii i czasu Konsekwencje relacji nieokreśloności dla stanów związanych Zadania i problemy

3 7 8. Model atomu wodoru Bohra Podstawowe zasady spektroskopii Widmo optyczne atomu wodoru Postulaty Bohra Pewne wnioski ilościowe Ruch jądra Widma atomów wodoropodobnych Atomy mionowe Wzbudzanie atomów w zderzeniach Rozszerzenie modelu Bohra przez Sommerfelda i doświadczalne potwierdzenie drugiej liczby kwantowej Znoszenie degeneracji przez relatywistyczny efekt zmiany masy Granice teorii Bohra Sommerfelda. Zasada korespondencji Atomy rydbergowskie Pozytonium, mionium i antywodór Zadania i problemy Matematyczne podstawy teorii kwantów Cząstka w studni potencjału Równanie Schrödingera Podstawowe pojęcia teorii kwantów Obserwacje, wartości mierzone i operatory Pomiar pędu i prawdopodobieństwo wyznaczenia pędu Wartości średnie i wartości oczekiwane Operatory i wartości oczekiwane Równania wyznaczające funkcję falową Jednoczesność obserwacji i związki komutacyjne Kwantowomechaniczny oscylator harmoniczny Zadania i problemy Teoria kwantowa atomu wodoru Ruch w polu sił centralnych Funkcje własne momentu pędu Radialne funkcje falowe dla pola sił centralnych* Radialne funkcje falowe atomu wodoru Zadania i problemy Widma atomów metali alkalicznych usunięcie degeneracji orbitalnej Struktura powłokowa Ekranowanie Diagram termów Powłoki wewnętrzne Zadania i problemy Magnetyzm orbitalny i spinowy. Struktura subtelna Wstęp Moment magnetyczny w ruchu orbitalnym

4 Precesja i orientacja w polu magnetycznym Spin i moment magnetyczny elektronu Wyznaczanie stosunku giromagnetycznego metodą Einsteina de Haasa Wykrycie kwantowania przestrzennego przez Sterna i Gerlacha Struktura subtelna i sprzężenie spin orbita Obliczanie rozszczepienia spin orbita w modelu Bohra Układ poziomów w atomach metali alkalicznych Struktura subtelna w atomie wodoru Przesunięcie Lamba Zadania i problemy Atomy w polu magnetycznym: doświadczenia i ich półklasyczny opis Kwantowanie przestrzenne w polu magnetycznym Rezonans spinowy elektronów Zjawisko Zeemana Doświadczenia Wyjaśnienie zjawiska Zeemana w ramach klasycznej teorii elektronowej Opis normalnego zjawiska Zeemana w modelu wektorowym Anomalne zjawisko Zeemana Momenty magnetyczne przy uwzględnieniu sprzężenia spin orbita Zjawisko Paschena Backa Podwójny rezonans i pompowanie optyczne Zadania i problemy Atomy w polu magnetycznym: opis w ramach mechaniki kwantowej Kwantowa teoria normalnego zjawiska Zeemana Kwantowa teoria spinów elektronu i protonu Spin jako moment pędu Operatory spinowe, macierze spinowe i spinowe funkcje falowe Równanie Schrödingera dla spinu w polu magnetycznym Opis precesji spinu za pomocą wartości oczekiwanych Kwantowa teoria anomalnego zjawiska Zeemana z uwzględnieniem sprzężenia spin orbita* Kwantowa teoria spinu w przypadku wzajemnie prostopadłych pól magnetycznych, z których jedno jest stałe, a drugie zmienne w czasie Równania Blocha Relatywistyczna teoria elektronu. Równanie Diraca Zadania i problemy Atomy w polu elektrycznym Obserwacje zjawiska Starka Kwantowa teoria liniowego i kwadratowego zjawiska Starka Hamiltonian Kwadratowe zjawisko Starka. Rachunek zaburzeń w przypadku bez degeneracji stanów* Liniowe zjawisko Starka. Rachunek zaburzeń w przypadku degeneracji stanów* Oddziaływanie atomu dwupoziomowego z polem promieniowania spójnego

5 Echo spinowe i fotonowe Rzut oka na elektrodynamikę kwantową* Kwantowanie pola Renormalizacja masy i przesunięcie Lamba Zadania i problemy Ogólne prawa przejść optycznych Symetrie i reguły wyboru Optyczne elementy macierzowe Przykłady symetrii funkcji falowych Reguły wyboru Reguły wyboru i promieniowanie multipolowe* Szerokości i kształty linii Atomy wieloelektronowe Widmo atomu helu Odpychanie się elektronów i zakaz Pauliego Sprzężenie momentów pędu Mechanizm sprzężenia Sprzężenie LS (sprzężenie Russella Saundersa) Sprzężenie jj Momenty magnetyczne atomów wieloelektronowych Wzbudzenia wielokrotne Zadania i problemy Widma promieniowania rentgenowskiego. Powłoki wewnętrzne Uwagi wstępne Promieniowanie rentgenowskie z powłok zewnętrznych Promieniowanie hamowania Emisyjne widma liniowe. Promieniowanie charakterystyczne Struktura subtelna widm promieniowania rentgenowskiego Widma absorpcyjne Zjawisko Augera Spektroskopia fotoelektronowa (XPS), ESCA Zadania i problemy Struktura układu okresowego. Stany podstawowe pierwiastków Układ okresowy i struktura powłokowa Od konfiguracji elektronowej do schematu termów atomowych. Stany podstawowe atomów Stany wzbudzone atomów imożliwe konfiguracje elektronowe. Kompletny schemat termów Zagadnienie wieloelektronowe. Metoda Hartree ego Focka* Zagadnienie dwuelektronowe Układ wieloelektronowy bez wzajemnych oddziaływań Oddziaływanie kulombowskie elektronów. Metody Hartree ego i Hartree ego Focka Zadania i problemy

6 Spin jądrowy. Struktura nadsubtelna Wpływ jądra atomowego na widma atomowe Spiny i momenty magnetyczne jąder atomowych Oddziaływanie nadsubtelne Struktura nadsubtelna stanów podstawowych atomów wodoru, sodu i wodoropodobnego jonu 83 Bi Struktura nadsubtelna w zewnętrznym polu magnetycznym. Elektronowy rezonans spinowy Bezpośrednie pomiary spinów jądrowych i momentów magnetycznych. Magnetyczny rezonans jądrowy Zastosownia magnetycznego rezonansu jądrowego Jądrowy elektryczny moment kwadrupolowy Zadania i problemy Laser Pojęcia podstawowe Równania bilansu i warunki akcji laserowej Amplituda i faza światła laserowego Zadania i problemy Współczesne metody spektroskopii optycznej Metody klasyczne Dudnienia kwantowe Bezdopplerowska spektroskopia nasyceniowa Bezdopplerowska absorpcja dwufotonowa Spektroskopia przecinania poziomów. Zjawisko Hanlego Laserowe chłodzenie atomów Detekcja pojedynczego fotonu bez jego destrukcji wnęka rezonansowa Zadania i problemy Postępy fizyki kwantowej: głębsze zrozumienie i nowe zastosowania Wstęp Zasada superpozycji, interferencja, prawdopodobieństwo i amplitudy prawdopodobieństwa Kot Schrödingera Dekoherencja Splątanie Paradoks Einsteina Podolsky ego Rosena Nierówności Bella i hipoteza ukrytych zmiennych Doświadczalne testy nierówności Bella Komputery kwantowe Uwagi historyczne Komputery cyfrowe podstawy Podstawowe koncepcje działania komputera kwantowego Dekoherencja i korekcja błędów Porównanie komputera kwantowego z komputerem cyfrowym Kwantowa teoria informacji Kondensacja Bosego Einsteina Mechanika statystyczna

7 Obserwacja doświadczalna kondensacji Bosego Einsteina Kwantowa teoria kondensacji Bosego Einsteina Laser atomowy Zadania i problemy Podstawy kwantowej teorii wiązania chemicznego Uwagi wstępne Jon cząsteczki wodoru H[ Efekt tunelowy * Cząsteczka wodoru H Rezonans kowalencyjno-jonowy Teoria Hunda Mullikena Blocha Hybrydyzacja Elektrony benzenu, C H Zadania i problemy Dodatki A. Funkcja delta Diraca i normowanie funkcji falowej cząstki swobodnej w nieograniczonej przestrzeni 492 B. Własności hamiltonianu oraz jego funkcji i wartości własnych C. Wyprowadzenie zasady nieokreśloności Heisenberga Rozwiązania zadań i problemów Wykaz literatury uzupełniającej i specjalistycznej Skorowidz * Czytelnik zainteresowany jedynie wiązaniem chemicznym może pominąć ten paragraf.