Inhalt. Vorwort V. Zum Inhalt von Band VI. Danksagung IX. Symbolverzeichnis Band VI

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1 Inhalt Vorwort V Zum Inhalt von Band VI VII Danksagung IX Symbolverzeichnis Band VI XVII 1 Statistische Physik Elementare Statistik und Wahrscheinlichkeit Grundbegriffe Die eindimensionale Zufallsbewegung als Beispiel für das Auftreten zufälliger Ereignisse Mittelwertbildung und Gesetz der großen Zahl Die Gaußsche und die Poissonsche Wahrscheinlichkeitsverteilung Statistik von Vielteilchensystemen Mikroskopische Beschreibung des Systemzustandes, Zustandsraum Statistisches Ensemble und Makrozustand Grundlegendes Postulat Das mikrokanonische Ensemble und die Berechnung der Wahrscheinlichkeit makroskopischer Parameter Die Zustandssummen für ein Teilchen im Kasten und das ideale Gas Thermische Wechselwirkung und repräsentative Ensembles physikalischer Systeme Thermische Wechselwirkung zwischen makroskopischen Systemen Thermisches Gleichgewicht, Temperatur Statistische Physik und Thermodynamik System im Kontakt mit einem Wärmereservoir, kanonische Zustandssumme Großkanonisches Ensemble Der Gleichverteilungssatz (Äquipartitionstheorem) Quantenstatistik idealer Gase Identische Teilchen Die Abzählung der Zustände Maxwell-Boltzmann Statistik 87

2 1.4.4 Fermi-Dirac Statistik Bose-Einstein Statistik Quantenstatistik im klassischen Grenzfall 102 Zusammenfassung 106 Anhang 1 Maxwell-Boltzmann Statistik - Einteilchenzustandssumme, Quantenkonzentration, klassisches ideales Gas 112 Anhang 2 Fermi-Dirac Statistik - Quanten Konzentration und Beispiele 117 Anhang 3 Bose-Einstein Statistik - die Einstein- Kondensationstemperatur Festkörperphysik Chemische Bindung Bindungsarten Die ionische Bindung (heteropolare Bindung) Die kovalente Bindung (Atombindung, homöopolare Bindung) Die Van der Waals Bindung Die Wasserstoff-Brückenbindung Kovalente Bindung mehratomiger Moleküle Die Bindung des H20-Moleküls Die Bindungen des Kohlenstoffatoms: Hybridisierung Molekülspektren Kristallbindungen lonenkristalle Kovalente und metallische Kristalle Kristallstruktur, reziprokes Gitter, Kristallbeugung, Gitterfehler Kristallgitter Struktur einfacher Kristalle Die kubisch-raumzentrierte Struktur Die hexagonal dichtest gepackte Struktur Die kubisch-flächenzentrierte Struktur Kristallographische Ebenen und Richtungen Das reziproke Gitter Konstruktion des reziproken Gitters Basis- und Gittervektoren des reziproken Gitters Die primitive Einheitszelle des reziproken Gitters Kristallographische Zone Vergleich: Reziprokes und direktes Gitter Beugung am Kristall (elastische Streuung) Röntgenstrahlen Röntgenbeugung: Die Braggbedingung Die Laue-Gleichungen 183

3 Röntgenbeugung im reziproken Raum Äquivalenz von Braggbedingung und Beugungsbedingung im reziproken Raum Die Ewald-Konstruktion Gitterfehler Nulldimensionale Gitterdefekte: Punktdefekte und ihre Agglomerate Eindimensionale Gitterdefekte: Versetzungen Zweidimensionale Gitterdefekte: Grenzflächen Dreidimensionale Defekte: Ausscheidungen, Poren und Lunker Spezifische Wärme des Festkörpers Wärmekapazität und spezifische Wärme am Beispiel des idealen Gases Klassische Theorie der spezifischen Wärme des Festkörpers Das Einstein-Modell (1906) Das Debye-Modell (1912) Die spezifische Wärme der Leitungselektronen in Metallen Phononen: Quantisierte Schwingungen des Kristallgitters Vergleich von Photonen und Phononen; Erhaltungssätze Streuung von Photonen an Phononen Inelastische Neutronenstreuung Die Eigenschwingungen des Kristallgitters: Phononen Normalschwingungen eines eindimensionalen, einatomigen Kristalls (lineare Kette mit einatomiger Basis) Eindimensionaler Kristall mit zwei Atomsorten unterschiedlicher Masse (lineare Kette mit zweiatomiger Basis) Die Schwingungen des Raumgitters Die Phononen-Zustandsdichte Spezifische Wärme im Phononenmodell Elektronen im Festkörper Das freie Elektronengas Das Drude-Modell Das Sommerfeld-Modell Das Bändermodell Einelektronen-Näherung Elektronen im Kristallgitter Die Bloch-Funktionen Das Kronig-Penney-Modell Die effektive Masse der Kristallelektronen Metalle, Isolatoren, Halbleiter, Löcherleitung Halbleiter 303

4 Brillouin-Zonen, Fermi-Flächen und Zustandsdichte Die Näherungen quasifreier (nearlyfree electron approximation) und quasigebundener Elektronen (tight binding approximation) 309 Zusammenfassung 314 Anhang 1 Anhang 2 Bestimmung der Parameter des abstoßenden Born-Mayer-Potenzials eines lonenkristalls 323 Born-Haber Zyklus zur Bestimmung der Bindungsenergie eines lonenkristalls 326 Anhang 3 Netzebenenabstand in den verschiedenen Gittersystemen 328 Anhang 4 Ko- und kontravariante Vektoren 329 Anhang 5 Magnetische Kühlung durch adiabatische Entmagnetisierung 330 Anhang 6 Reale Bandstrukturen der Metalle und Halbleiter am Beispiel von Al und Ge 333 Anhang 7 Die Oberflächen der ersten drei BZ des krz- und des Wz-Gitters und die Fermi-Flächen von Cu und Al Materialphysik (Materials Science) Amorphe Festkörper Die radiale Paarverteilungsfunktion Experimentelle Bestimmung der radialen Paarverteilungsfunktion Gläser Silikatgläser Polymere Metallische Gläser (Amorphe Metalle) Flüssigkristalle Struktur der Flüssigkristalle Beschreibung der Ausrichtung der Flüssigkristalle Nematische Phase (N) Chiral-nematische - cholesterische Phase (N*) Smektische Phase (SM) Kolumnare Phase (D) Anwendungen von Flüssigkristallen Selektive Reflexion: Temperatursensoren Nematische Flüssigkristallanzeigen Ferroelektrische Flüssigkristallanzeige Flexible Flüssigkristallanzeigen Räumliche Lichtmodulation Quasikristalle Formgedächtnis-Legierungen (Shape Memory Alioys) als Beispiel für Smart Materials Einweg FGL 387

5 3.4.2 Zweiweg FGL Pseudoelastizität (superelastischer Effekt) Anwendungen Nanostrukturen: Carbon Clusters und Carbon Nanotubes Kohlenstoff Cluster Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nanotubes, CNT) 392 Zusammenfassung 396 Anhang 1 Ableitung der Laue-Gleichungen aus dem allgemeinen Strukturfaktor 398 Anhang 2 Polare und axiale Vektoren 402 Literatur 405 Register 407