Struktur der Materie: Grundlagen, Mikroskopie und Spektroskopie

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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Struktur der Materie: Grundlagen, Mikroskopie und Spektroskopie Von Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Göpel und Dr. rer. nat. Christiane Ziegler Universität B. G. Verlagsgesellschaft 1994

2 Inhalt S ymbolverzeichnis Aufbau der Materie im Überblick 19 Atomarer Aufbau und Energiequantelung Teilchen-Welle-Dualismus Temperatur Bindungen zwischen Atomen und Molekülen Aggregatzustände und Grenzflächen Auswahl und Gliederung des folgenden Stoffs Quantenmechanik und Aufbau der Materie 39 Grenzen der klassischen Physik Teilchen-Welle-Dualismus Atombau Eigenschaften von Elementarteilchen Einfache Lösungen der Schrödingergleichung Freies Teilchen Teilchen im Kasten Endliche Potentialbarrieren: Tunneleffekt Zweiatomiger harmonischer Oszillator Zweiatomiger starrer Rotator Wasserstoffatome und verwandte Ionen Korrespondenzprinzip Atome Näherungsmethoden zur Berechnung von Atomzuständen Spins und magnetische Eigenschaften von Atomen Einfache Moleküle Näherungsmethoden zur Berechnung einfacher Molekülstrukturen Zweiatomige Moleküle Polyatomare Moleküle Dynamische Molekülstrukt. uren

3 Inhalt ( Klassische und halbklassische Verfahren zur Berechnung von großen Molekülen, intermolekularen Wechselwirkungen und Aggregatzuständen Interniolekulare Wechselwirkungen Kraft feldrechnungen Ordnung in Raum und Zeit Festkörper und Oberflächen Geometrische Struktur: reales und reziprokes Gitter Näherungsmethoden zur Berechnung von Festkörperstrukturen 165 Elektronische Struktur von Festkörpern Elektronische Struktur von Oberflächen Dynamische Struktur und Phononen Allgemeine Quasiteilchen in Festkörpern Quantenzustände und thermische Eigenschaften: das Konzept der statistischen Thermodynamik Charakterisierung durch Mikroskopie und Spektroskopie 244 Wechselwirkungsprozesse im Überblick Streuung Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung (Übersicht) Versuchsanordnungen im Überblick Prinzipieller Spektrometeraufbau Typische Quellen Typische Monochromatoren und Filter Typische Detektoren Oberflächenempfindliche Untersuchungen Geometrische Struktur Direkte Abbildung Rastermethoden Beugungsmethoden Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) für die Strukturbe- Stimmung: EXAFS Chemische Zusammensetzung Massenspektrometrische Methoden Streuexperimente mit Ionen (ISS. RBS) Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) Augerelektronenspektroskopie (AES). Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EDX. WDX) und Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA). 383

4 10 Inhalt Elektronische und dynamische Struktur Mikrowellenspektroskopie Infrarotspektroskopie Ramanspektroskopie Spektroskopie im optischen Bereich UV-Photoelektronenspektroskopie (UPS) Inverse Photoemissionsspektroskopie (IPE) Elektronenenergieverlustspektroskopie (ELS) Spezielle Methoden zur Bestimmung der Austrit. tsarbeit Mößbauerspektroskopie Magnetische Struktur Übersicht magnetischer Energien ohne und mit externem Magnetfeld Kernresonanzspektroskopie (NMR) Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR) Literatur 533 Anhang 544 Mathematik Skalare Vektoren Matrizen. Tensoren und Eigenwerte Vektoranalysis Komplexe Zahlen und Funktionen Taylorreihen Fourieranalysen Physik Mechanik Elektrizität und Magnetismus Schrödingergleichung Formaler Zusammenhang zwischen klassischer Wellengleichung und Schrödingergleichung Begriffe und Definitionen der Quantenmechanik Ausgewählte Probleme aus der Spektroskopie Übergangsmoment Symmetrie Normalkoordinatenanalyse Analyse hochaufgelöster NMR-Spektren

5 Inhalt. 11 Tabellen Physikalische Größen im SI-System Physikalische Konstanten im SI-System Dezimale Vielfache und Teile von Einheiten Druckdimensionen. Umrechnungsfaktoren Kraftdimensionen. Umrechnungsfaktoren Ladungsdimensionen. Umrechnungsfaktoren Energiedimensionen. Umrechnungsfaktoren Die Funktionen kt und RT in Abhängigkeit von der Temperatur Gebräuchliche Untersuchungsmethoden, Erklärung von Abkürzungen Bindungsenergien und Wirkungsquerschnitte für die Röntgenphotoemission Augerelektronenenergien Charakterentafeln Korrelationstabellen Periodensystem der Elemente achverzeichnis 64 9