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Quantenmechanik (nicht nur) für Lehramtsstudierende

  • Textbook
  • © 2019

Overview

Authors:
  1. Thomas Filk

    1. Physikalisches Institut, Universität Freiburg, Freiburg, Germany

    View author publications

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  • Beschreibt mögliche Zugänge und konzeptuelle Grundlagen der Quantentheorie
  • Zugeschnitten auf die Bedürfnisse zukünftiger Lehrer und Lehrerinnen
  • Beleuchtet Grundlagen und auch weiterführende Themen zu offenen Fragen, Problemen und Interpretationen der Quantentheorie, Quantenlogik uvm.
  • Includes supplementary material: sn.pub/extras

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Table of contents (21 chapters)

  1. Front Matter

    Pages I-XVII
    Download chapter PDF

  2. Drei Wege zur Quantentheorie

    1. Front Matter

      Pages 1-2
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    2. Photonenexperimente zur Polarisation

      • Thomas Filk
      Pages 3-30

    3. Interferenzexperimente am Doppelspalt

      • Thomas Filk
      Pages 31-45

    4. Die Anfänge der Quantentheorie in Experimenten

      • Thomas Filk
      Pages 47-66

  3. Die Grundlagen der Quantentheorie

    1. Front Matter

      Pages 67-67
      Download chapter PDF

    2. Das mathematische Rüstzeug

      • Thomas Filk
      Pages 69-99

    3. Die Postulate der Quantentheorie und allgemeine Folgerungen

      • Thomas Filk
      Pages 101-135

    4. Kastenpotenzial und harmonischer Oszillator

      • Thomas Filk
      Pages 137-165

    5. Das Coulomb-Potenzial

      • Thomas Filk
      Pages 167-184

    6. Mehrteilchensysteme und Verschränkungen

      • Thomas Filk
      Pages 185-210

    7. Zweizustand-Systeme

      • Thomas Filk
      Pages 211-232

  4. Ausgewählte und vertiefende Kapitel zur Quantentheorie

    1. Front Matter

      Pages 233-234
      Download chapter PDF

    2. Anmerkungen zu unendlichdimensionalen Vektorräumen

      • Thomas Filk
      Pages 235-249

    3. Zeitentwicklungsoperator und Funktionalintegral

      • Thomas Filk
      Pages 251-260

    4. Das Heisenberg-Bild der Quantenmechanik

      • Thomas Filk
      Pages 261-265

    5. Darstellungen der Drehgruppe und die Addition von Drehimpulsen

      • Thomas Filk
      Pages 267-281

    6. Die lineare Kette und der Weg zur Quantenfeldtheorie

      • Thomas Filk
      Pages 283-294

    7. Optische Experimente zur Quantentheorie

      • Thomas Filk
      Pages 295-308

    8. Von Wellenfunktionen zum Zweizustand-System

      • Thomas Filk
      Pages 309-319
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Keywords

About this book

Dieses Lehrbuch zur Quantentheorie ist speziell für Lehramtsstudierende konzipiert und auf die Bedürfnisse zukünftiger Lehrer und Lehrerinnen zugeschnitten. Die konzeptuellen Grundlagen, aber auch die Darstellung des mathematischen Formalismus der Quantenphysik stehen dabei im Vordergrund, gleichzeitig wird weniger Wert auf eine detaillierte Beschreibung der mathematischen Techniken zur Lösung spezifischer Probleme gelegt.

Im ersten, einführenden Teil des Buches werden mögliche Zugänge zur Quantenmechanik beschrieben. Diese bieten dem Leser nicht nur zu Beginn verschiedene Perspektiven, aus denen man die Quantentheorie betrachten kann, sondern können auch mit den notwendigen didaktischen Änderungen in der Schule verwendet werden. Teil II umfasst den eigentlichen Lehrstoff, wie er in Vorlesungen an der Hochschule vermittelt wird: Vom mathematischen Rüstzeug über die Postulate bis hin zur Anwendung auf einfache Systeme, darunter das Kastenpotential, den harmonischen Oszillator unddas Wasserstoffatom. Das Grundwissen der Quantenmechanik wird hier nachvollziehbar und verständlich erklärt. Der dritte und abschließende Teil bietet eine Sammlung von weiterführenden, voneinander unabhängigen Themen mit ausführlicheren Hintergründen zu den Grundlagen und Anwendungen. Kapitel zu offenen Fragen, Problemen und Interpretationen der Quantentheorie, Quantenlogik aber auch tiefer gehende Betrachtungen der mathematischen Zusammenhänge ermöglichen so ein erweitertes Verständnis.

Mit Hilfe von Übungsaufgaben können Studierende das Gelernte überprüfen und in der Anwendung festigen. Die Lösungen zu den Aufgaben sowie weitere Aufgaben werden online bereitgestellt.

Authors and Affiliations

  • Physikalisches Institut, Universität Freiburg, Freiburg, Germany

    Thomas Filk

About the author

Thomas Filk hat in Bonn Physik studiert und dort 1982 in theoretischer Physik promoviert. Nach einem zweijährigen Aufenthalt an der Tokyo University ging er 1985 nach Freiburg, wo er zunächst als wissenschaftlicher Assistent und seit 1993 als Dozent tätig ist. Sein Forschungsschwerpunkt umfasst dabei unter anderem auch die Grundlagen der Physik, insbesondere die Grundlagen der Quantentheorie. Er hält seit vielen Jahren eine Vorlesung zur Quantentheorie, die sich speziell an Lehramtsstudierende richtet und auf deren Grundlage das vorliegende Buch entstanden ist. Daneben sind auch Erfahrungen als Physiklehrer in der Schule sowie in der Lehrerfortbildung in das Buch eingeflossen.

Bibliographic Information

  • Book Title: Quantenmechanik (nicht nur) für Lehramtsstudierende

  • Authors: Thomas Filk

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-59736-1

  • Publisher: Springer Spektrum Berlin, Heidelberg

  • eBook Packages: Life Science and Basic Disciplines (German Language)

  • Copyright Information: Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

  • Softcover ISBN: 978-3-662-59735-4Published: 15 November 2019

  • eBook ISBN: 978-3-662-59736-1Published: 01 November 2019

  • Edition Number: 1

  • Number of Pages: XVII, 390

  • Number of Illustrations: 40 b/w illustrations, 3 illustrations in colour

  • Topics: Quantum Physics, Science Education

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