Schlägt die Brücke zwischen Quantentheorie und Spektroskopie!

Spektroskopie ist das Arbeitspferd zur Struktur- und Eigenschaftsaufklärung von Molekülen und Werkstoffen. Um die verschiedenen spektroskopischen Methoden verstehen, kompetent anwenden und die Ergebnisse interpretieren zu können, ist grundlegendes Wissen der Quantenmechanik erforderlich: Konzepte wie stationäre Zustände, erlaubte und verbotene Übergänge, Elektronenspin und Elektron-Elektron-, Elektron-Photon- und Elektron-Phonon-Wechselwirkung sind die Grundlagen jeglicher spektroskopischen Methode.

Quantenmechanische Grundlagen der Molekülspektroskopie führt ein in die quantenmechanischen Grundlagen der Molekülspektroskopie, geschrieben vom Standpunkt eines erfahrenen Anwenders spektroskopischer Methoden. Das Lehrbuch vermittelt das notwendige Hintergrundwissen, um Spektroskopie zu verstehen: Energie-Eigenzustände, Übergänge zwischen diesen Zuständen, Auswahlregeln und Symmetrie. Zahlreiche Spektroskopiearten werden diskutiert, etwa Fluoreszenz-, Oberflächen-, Raman-, IR- und Spin-Spektroskopie.

* Perfekte Balance: ausreichend Physik und Mathematik, um Spektroskopie zu verstehen, ohne die Leserinnen und Leser mit unnötigem Formalismus zu überfrachten

* Relevantes Thema: spektroskopische Methoden werden in allen Bereichen der Chemie, Biophysik, Biologie und Materialwissenschaften angewandt

* Auf die Bedürfnisse Studierender zugeschnitten: der Autor ist ein erfahrener Hochschullehrer, der auch schwierige Aspekte verständlich vermittelt

* Hervorragende Didaktik: detaillierte Erklärungen und durchgerechnete Beispiele unterstützen das Verständnis; zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang erleichtern das Selbststudium

Geschrieben für Studierende der Chemie, Biochemie, Materialwissenschaften und Physik, bietet Quantenmechanische Grundlagen der Molekülspektroskopie umfassendes Lernmaterial zum Verständnis der Molekülspektroskopie.

1;Cover;12;Titelseite;53;Impressum;64;Inhaltsverzeichnis;75;Vorwort;136;Einleitung;177;1 Übergang von der klassischen Physik zur Quantenmechanik;197.1;1.1 Beschreibung von Licht als elektromagnetische Welle;207.2;1.2 Strahlung des Schwarzen Körpers;217.3;1.3 Der photoelektrische Effekt;247.4;1.4 Absorptions- und Emissionsspektren von Wasserstoffatomen;267.5;1.5 Molekülspektroskopie;297.6;1.6 Zusammenfassung;317.7;Aufgaben;317.8;Literatur;338;2 Grundlagen der Quantenmechanik;358.1;2.1 Postulate der Quantenmechanik;368.2;2.2 Die potenzielle Energie und Potenzialfunktionen;408.3;2.3 Demonstration der quantenmechanischen Prinzipien für ein einfaches, eindimensionales Ein-Elektronen-Modellsystem: Das Teilchen im Kasten;428.4;2.4 Das Teilchen in einem zweidimensionalen Kasten, das ungebundene Teilchen und das Teilchen in einem Kasten mit endlichen Energiebarrieren;498.5;2.5 Reale Teilchen im Kasten: Konjugierte Polyene, Quantenpunkte und Quantenkaskadenlaser;538.6;Aufgaben;568.7;Literatur;589;3 Störung stationärer Zustände durch elektromagnetische Strahlung;599.1;3.1 Zeitabhängige Störungstheorie stationärer Zustände durch elektromagnetische Strahlung;599.2;3.2 Dipolerlaubte Absorptions- und Emissionsübergänge und Auswahlregeln für das Teilchen im Kasten;639.3;3.3 Einstein-Koeffizienten für die Absorption und Emission von Licht;659.4;3.4 Laser;689.5;Aufgaben;709.6;Literatur;7110;4 Der harmonische Oszillator, ein Modellsystem für die Schwingungen von zweiatomigen Molekülen;7310.1;4.1 Klassische Beschreibung eines schwingenden zweiatomigen Modellsystems;7310.2;4.2 Die Schrödinger-Gleichung, Energieeigenwerte und Wellenfunktionen für den harmonischen Oszillator;7510.3;4.3 Übergangsmoment und Auswahlregeln für Absorption für den harmonischen Oszillator;8110.4;4.4 Der anharmonische Oszillator;8410.5;4.5 Schwingungsspektren von zweiatomigen Molekülen;8710.6;4.6 Zusammenfassung;9010.7;Aufgaben;9110.8;Literatur;9211;5 Infrarot und Raman-Schwingungsspektroskopie mehratomiger Moleküle;9311.1;5.1 Schwingungsenergie mehratomiger Moleküle: Normalkoordinaten und normale Schwingungsmoden;9311.2;5.2 Quantenmechanische Beschreibung molekularer Schwingungen in mehratomigen Molekülen;9711.3;5.3 Infrarotabsorptionsspektroskopie;10011.3.1;5.3.1 Symmetrieüberlegungen für dipolerlaubte Übergänge;10111.3.2;5.3.2 Bandenformen für Absorption und anomale Dispersion;10211.4;5.4 Raman-Spektroskopie;10611.4.1;5.4.1 Allgemeine Aspekte der Raman-Spektroskopie;10611.4.2;5.4.2 Makroskopische Beschreibung der Polarisierbarkeit;10711.4.3;5.4.3 Quantenmechanische Beschreibung der Polarisierbarkeit;10811.5;5.5 Auswahlregeln für IR- und Raman-Spektroskopie mehratomiger Moleküle;11211.6;5.6 Beziehung zwischen Infrarot- und Raman-Spektren: Chloroform;11411.7;5.7 Zusammenfassung: Molekulare Schwingungen in Wissenschaft und Technologie;11611.8;Aufgaben;11611.9;Literatur;11812;6 Rotation von Molekülen und Rotationsspektroskopie;11912.1;6.1 Klassische Rotationsenergie von zwei- und mehratomigen Molekülen;12012.2;6.2 Quantenmechanische Beschreibung des Drehimpulsoperators;12312.3;6.3 Die Schrödinger-Gleichung für Rotation, Eigenfunktionen und Energieeigenwerte;12512.4;6.4 Auswahlregeln für Rotationsübergänge;13012.5;6.5 Rotationsabsorptionsspektren (Mikrowellenspektren);13112.5.1;6.5.1 Starre zweiatomige und lineare Moleküle;13112.5.2;6.5.2 Prolate und oblate symmetrische Kreisel;13412.5.3;6.5.3 Asymmetrische Kreisel;13612.6;6.6 Rotationsschwingungsübergänge;13712.7;Aufgaben;13912.8;Literatur;14113;7 Atomstruktur: Das Wasserstoffatom;14313.1;7.1 Die Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom;14413.2;7.2 Lösungen der Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom;14613.3;7.3 Dipolerlaubte Übergänge für das Wasserstoffatom;15213.4;7.4 Diskussion der Ergebnisse für das Wasserstoffatom;15313.5;7.5 Elektronenspin;15413.6;7.6 Räumliche Quantisierung des Drehimpulses;15813.7;Aufgaben;15813.8;Literatur;16014;8