Einführung in die Atomphysik

548 Pages·1958·27.848 MB·German

by  Wolfgang Finkelnburg (auth.)

EINFOHRUNG
IN DIE ATOMPHYSIK
EINFÜHRUNG
IN DIE ATOMPHYSIK
VON
WOLFGANG FINKELNBURG
HONORARPROFESSOR AN DER UNIVERSITAT ERLANGEN
H1NFTE UND SECHSTE AUFLAGE
MIT 266 ABBILDUNGEN
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1958
ALLE RECHTE,
INSBESONDERE DAS DER UBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN,
VORBEHALTEN.
OIiNE AUSDRUCI<LICHE GENEHMIGUNG DES VERLAGES 1ST ES AUCH NICHT
GESTATTET, DIESES BUCH ODER TEILE DARAUS AUF PHOTOMECHANISCHEM
WEGE (PHOTOI<OPIE, MII<ROI<OPIE) ZU VERVIELFALTIGEN.
COPYRIGHT 1948, 1951 AND 1954 BY SPRINGER-VERLAG OHG.
BERLIN. GOTTINGEN • HEIDELBERG.
@ By Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1956 and 1958
Urspriing1ich erschienen bei Springer Verlag OHG Berlin Giittigen Heidelberg 1958.
Softcover reprint of the hardcover 5-6th edition 1958
ISBN 978-3-662-21840-2 ISBN 978-3-662-21839-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-21839-6
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem
Buche berechtlgt auch ohne besondere I<ennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche
-Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-GEsetzgebung als frei zu betrachten
waren und daher von jedermann benutzt werden diirften
Aus dem Vorwort zur ersten Auflage.
Die Atomphysik oder die Lehre von der Struktur und den auf ihr beruhenden
Erscheinungen und Eigenschaften der Materie hat fUr die gesamte Physik sowie
fUr zahlreiche Zweige der Chemie undAstronomie, der iibrigen N aturwissenschaften
und neuerdings besonders der Technik, nicht zuletzt aber auch fUr die Philo
sophie eine so entscheidende Bedeutung erlangt, daB das Bediirfnis nach einer ge
schlossenen, aIle Gebiete der Mikrophysik einheitlich behandelnden DarstelIung
immer dringender wurde. Der heute noch an vielen Hochschulen geiibte Brauch,
die Atomphysik geschlossen hachstens fUr hahere Semester in mathematischer
Form durch den theoretischen Physiker, yom experimentelIen Standpunkt aber
nur nach Einzelgebieten aufgespalten in Spezialvorlesungen zu behandeln, wird
der alIgemeinen Bedeutung dieses Gebietes ebensowenig gerecht wie die zahl
reichen vorliegenden ausgezeichneten Werke iiber Atom- und Molekiilspektren,
Atombau, Molekiilphysik, Kernphysik und Quantentheorie, weil aIle Einzeldar
stellungen die inneren Zusammenhange zwischen diesen Gebieten zu wenig deut
lich werden lassen und damit vor alIem dem Nicht-Physiker den Zugang zur Atom
physik in unnotigerWeise erschweren. Im Gegensatz dazu ist das vorliegendeBuch
aus einer dreisemestrig-zwcistiindigen EinfUhrungsvorlesung in die gesamte Atom
physik hervorgewachsen, die der Verfasser wahrend mehr als zehn Jahren in
Karlsruhe, Darmstadt und StraBburg vor einem immer wachsenden Kreis von
Physikern und Chemikern, aber auch von Elektrotechnikern und Vertretern der
iibrigen technischen sowie der biologisch-medizinischen Facher gehalten hat. An
diesen weiten Interessentenkreis richtet sich das Buch. Es will in maglichst ein
facher Form, aber unter Wahrung der physikalischen Exaktheit, ein anschau
liches Verstandnis der Grundprobleme und Ergebnisse alIer Gebiete der Atom
physik vermitteln und dabei Experiment und theoretisrhe Deutung in gleicher
\Veise zu ihrem Recht kommen lassen.
Dieses Buch ist aus Frcude an der Atomphysik geschrieben. Sein vornehmstes
Ziel ist es daher, auch Interesse und Freude an der Atomphysik zu wecken. Das
Buch will dem Leser daher in erster Linie nicht handbuchmaBiges Wissen ver
mitteln, sondern ihm die inneren Entwicklungslinien der Forschung aufzeigen,
ihn damit bis an die Grenzen un serer heutigen Kenntnis heranfUhren und ihn da
bei etwas yom Reiz und Zauber physikalischer Forschungsarbeit spiiren lassen.
V orwort zur dritten Auflage.
Der 1948 erschienenen ersten Auflage dieses Buches folgten 1950 die yom Ver
fasser in USA bearbeitete und yom Verlage McGraw-Hill in New York verlegte
englische Auflage, 1951 die namentlich in den Kapiteln Kernphysik und Fest
karper-Atomphysik weitgehend umgeschriebene zweite und nun die dritte deutsche
Auflage. Nach der iiberaus freundlichenAufnahme, die das Buch in beiden Sprach
gebieten fast ausnahmslos gefunden hat, scheint es den im Vorwort der ersten
Auflage angedeutcten Zweck zu erfUlIen, den gesamten Erscheinungskomplex
der Atomphysik in anschaulicher und verstandlicher, dabei aber wissenschaftlich
moglichst einwandfreier DarstelIung den Studenten wie den schon in der Praxis
tatigen Physikern, Chemikern, Ingenieuren und sonstigen Interessenten nahe
zubringen. Urn das Buch trotz des stiirmischen Tempos der atomphysikalischen
VI Vorwort zur fiinften und sechsten Auflage.
Forschung, das sich in del' Kernphysik, del' Hohenstrahlphysik und der Fest
korperphysik in den letzten Jahren noch verscharft hat, auf dem neuesten Stand
unserer Kenntnis zu halten, wurde es unter Beibehaltung der sich offenbar be
wahrendenArt der Darstellung noch einmal vollstandig iiberarbeitet. Dabei erwies
es sich als unumganglich, die Kernphysik und die Festkorper-Atomphysik erneut
vollig umzuschreiben und diesen Gebieten entsprechend ihrer zunehmenden
Bedeutung einen Raum zu widmen, der dem der Atomhiillenphysik vergleichbar
ist. Die entsprechende UmfangsvergroBerung muBte schweren Herzens in Kauf
genommen werden. Auch in den iibrigen Kapiteln wurde die Darstellung klarer
gefaBt und in vielen Einzelheiten erganzt und korrigiert.
Erlangen, im Dezember 1953 VVOLFGANG FINKELNBURG.
Vorwort zur vierten Auflage.
Da wegen der kurzen, seit dem Erscheinen der dritten Auflage verflossenen
Frist eine wesentliche Umarbeitung des Buches fiir die vierte Auflage nicht not
wen dig schien, wurden nach kritischer Durchsicht des gesamten Textes Druck
fehler und kleinere Irrtiimer beseitigt, neuere Einzelergebnisse an zahlreichen
Stellen eingefiigt und einige Abschnitte neu geschrieben. Dabei wurde VVert
darauf gelegt, den Umfang des Buches nicht merklich zu vergroBern.
Erlangen, im Januar I956 VVOLFGANG FINKELNBURG.
Vorwort zur fiinften und sechsten Auflage.
VVenn in den knapp zehn Jahren seit dem Erscheinen der ersten Auflage iiber
25000 Exemplare dieses Buches gedruckt werden konnten, so spricht das wohl
dafiir, daB es fiir cinen unerwartet groBen Leserkreis den dem Autor vorschweben
den Zweck einer Einfiihrung erfiillt. Auch fiir die neue Auflage wurde deshalb,
trotz mancher Versuchungen und Anregungen zur Erweiterung und Vertiefung,
am alten Aufbau festgehalten. Dagegen wurde der gesamte Text noch einmal
kritisch durchgesehen, zahlreiche klein ere Verbesserungen angebracht und durch
Kiirzungen nicht nur Raum hir die Einfiigung vieler neuer Einzelergebnisse
geschaffen, sondern der Umfang gegeniiber den letzten Auflagen sogar leicht ver
mindert. VVesentliche Teile der Abschnitte iiber Kernreaktoren, Mesonen und
Hyperonen, sowie die Supraleitung wurden dabei umgeschrieben, eine Diskussion
der Anti-TeiIchen eingefiigt und insbesondere der Abschnitt iiber Astronukleonik,
unter Beriicksichtigung der neuen Ergebnisse iiber den Elementenaufbau in den
Fixsternen, neu geschrieben. Ganz allgemein wurde das Buch, soweit das bei
Erhaltung seines Charakters moglich schien, dem neuesten Stand der Forschung
auch durch Revision samtlicher Zahlenwerte angepaBt und das (fiir den Benutzer
so wichtige) Sachverzeichnis iiberarbeitet. Leider konnte die erst nach Abschluf3
der Bearbeitung in ihrer ganzen Bedeutung klar werden de Entdeckung der Nicht
erhaltung der Paritat bei schwachen VVechsehyirkungen nur noch durch wenige,
relativ kurze Einfiigungen beriicksichtigt werden.
Der Verfasser ist wiederum seinen Mitarbeitern sowie einer Reihe Kollegen
und Studenten fiir Hinweise auf Verbesserungsmoglichkeiten dankbar, auch fiir
solehe, die aus den angefiihrten Griinden nicht beriicksichtigt werden konnten.
Er bittet den Leser, ihn auch weiter durch soIche Hinweise zu unterstiitzen.
Erlangen, im Januar 1958
Abteilung Reaktor-Entwicklung VVOLFGANG FINKELNBURG
der Siemens-Schuckertwerke AG.
Inhaltsverzeichnis.
I. Einleitung.
Seite
1. Die Bedeutung der Atomphysik fUr Wissenschaft und Technik . 1
2. Die Methodik der atomphysikalischen Forschung ..... 3
3. Schwierigkeit, Gliederung und Darstellung der Atomphysik 5
Literatur ........................ . 7
II. Allgemeines fiber Atome, Ionen, Elektronen, Atomkerne, Photone n.
1. Belege fUr die Atomistik der Materie und der Elektrizitat. . . . . .. 8
2. Masse, GroBe und Zahl der Atome. Das Periodische System der Elemente. . 10
a) Atomgewicht und Periodisches System. . . . '.' . . . . . . . . . 10
b) Die Bestimmung der Loschmidtschen Zahl und der absoluten Atommassen 13
c) Die GroBe der Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3. Belege fUr den Aufbau der Awme aus Kern und Elektronenhiille. Allgemeines
iiber Atommodelle . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 17
4. Freie Elektronen und Ionen .............. 22
a) Die Erzeugung freier Elektronen . . . . . . . . . . . 22
b) Die Bestimmung von Ladung und Masse des Elektrons . 24
c) Anwendungen des freien Elektrons. Elektronengerate 28
d) Freie Ionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5. Uberblick iiber den Aufbau der Atomkerne. . . . . . . . 33
6. Die Isotopie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
a) Entdeckung der Isotopie und Bedeutung fUr die Atomgewichte 33
b) Deutung und Eigenschaften der Isotope. . . . . . . . . . . . . . 34
c) Die Bestimmung der Massen und relativen Haufigkeiten von Isotopen.
Die Massenspektroskopie . . . . . . '. 36
d) Die Verfahren der Isotopentrennung. 46
7· Photonen 47
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . 51
III. Atomspektren und Atombau.
1. Aufnahme, Auswertung und Einteilung von Spektren . . . . . . . . . 52
a) Spektralapparate und ihre Anwendung in verschiedenen Spektralgebieten 52
b) Emissions- und Absorptionsspektren. . . . . . .. .. .. 57
c) Wellenlangen- und Intensitaten . . . . . . . . . . . . . . . . 59
d) Linien, Banden und kontinuierliche Spektren. . . . . . . . . . 59
2. Serienformeln und Termdarstellung von Linienspektren . . . . . . 60
3. Die Grundvorstellungen und Postulate der BOHRschen Atomtheorie . 63
4. Die Anregung von Quantenspriingen durch StoBe. . . . . . . . .. 67
5. Das Wasserstoffatom und seine Spektren nach der BOHRschen Theorie . 73
6. Atomvorgange und ihre Umkehrung. Ionisation und Wiedervereinigung.
Kontinuierliche Atomspektren und ihre Deutung . . . . . . . . . . . 78
a) StoBe erster und zweiter Art und ihre Folgeprozesse. Emission und Ab-
sorption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
b) StoBionisierung und DreierstoB-Rekombination . . . . 80
c) Photoionisierung und Seriengrenzkontinuum in Absorption 81
d) Strahlungsrekombination und Seriengrenzkontinua in Emission. 82
e) Elektronenbremsstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7. Die Spektren der wasserstoffahnlichen Ionen und der spektroskopische Ver-
schieb ungssat z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
8. Die Spektren der Alkaliatome und ihre Deutung. Die S-, P-, D-, F-Term-
folgen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
VIII Inhaltsverzeichnis.
Selte
9. Der Dublettcharakter der Spektren von Einelektronenatomen und der Ein-
fluB des Elektronenspins . . . . . . . .. ......... 97
a) Bahndrehimpuls, Eigendrehimpuls (Spin) und Gesamtdrehimpuls der
Einelektronenatome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
b) Die Dublettstruktur der Alkaliatom-Terme. . . . . . . . . . . . . 99
c) Dublettcharakter und Feinstruktur der BALMER-Terme des Wasserstoff-
atoms ............................ . 101
10. Die Rontgenspektren, ihre atomtheoretische Deutung und ihr Zusammenhang
mit den optischen Spektren . . . . . . . . . . 102
a) Elektronenschalenaufbau und Rontgenspektren . . . . . 102
b) Der Mechanismus der Rontgenlinienemission . . . . . . 102
c) Die Feinstruktur der Rontgenlinien . . . . . . . . . . 105
d) Die Rontgenabsorptionsspektren und ihre Kantenstruktur 107
11. Allgemeines tiber die Spektren der Mehrelektronenatome. Multiplizitats
systeme und Mehrfachanregung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
12. Systematik der Terme und Termsymbole bei Mehrelektronenatomen 113
13. Der EinfluB des Elektronenspins und die Theorie der Multipletts von Mehr-
elektronenatomen ...... . . . . . . . . . : . . . . . . 115
14. Metastabile Zustande und ihre Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . 120
15. Die atomtheoretische Deutung der magnetischen Eigenschaften der Elek-
tronen und Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
16. Atome im elektrischen und magnetischen Feld. Richtungsquantelung und
Orientierungsquantenzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
a) Richtungsquantelung und STERN-GERLAcH-Versuch . . . . . . . . . 129
b) Der normale ZEEMAN-Effekt der Singulettatome. . . . . . . . . . . 130
c) Der anomale ZEEMAN-Effekt und der PASCHEN-BACK-Effekt der Nicht-
singulettatome ..................... .
d) Der STARK-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17. Die Multiplettaufspaltung als magnetischer Wechselwirkungseffekt
18. PAULI-Prinzip und abgeschlossene Elektronenschalen. . . . . . . .
19. Die atomtheoretische Erklarung des Periodischen Systems der Elemente. .
20. Die Hyperfeinstruktur der Atomlinien. Isotopie-Effekt und EinfluB des
Kernspins ............................ .
21. Die nattirliche Breite der Spektrallinien und ihre Beeinflussung durch innere
und auBere Storungen . . . . . . . . . . .. ...... .
22. BOHRS Korrespondenzprinzip und das Verhaltnis der Quantentheorie zur
klassischen Physik 155
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... 161
IV. Die quantenmed1anische Atomtheorie.
1. Der Ubergang von der BOHRschen zur quantenmechanischen Atomtheorie 162
2. Der Welle-Tei1chen-Dualismus beim Licht und bei der Materie . . . . . 163
3. Die HEISENBERGSche Unbestimmtheitsbeziehung. . . . . . . . . . . . 169
4. DE BROGLIES Materiewellen und ihre Bedeutung fUr die BOHRsche Atom-
theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5. Die Grundgleichungen der Wellenmechanik. Eigenwerte und Eigenfunk
tionen. Die Matrizenmechanik und ihr Verhaltnis zur Wellenmechanik .. 178
6. Die Bedeutung der wellenmechanischen Ausdriicke, Eigenfunktionen und
Quantenzahlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7. Beispiele fUr die wellenmechanische Behandlung atomarer Systeme . 186
a) Der Rotator mit starrer Achse . . 186
b) Der Rotator mit raumfreier Achse . . . . . . 187
c) Der lineare harmonische Oszillator . . . . . . 189
d) Das Wasserstoffatom und seine Eigenfunktionen ... . . . 191
8. Die quantenmechanischen Ausdrticke fUr beobachtbare Eigenschaften ato
marer Systeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
9. Die wellenmechanische Strahlungstheorie. Ubergangswahrscheinlichkeit,
Auswahlregeln und Polarisationsverhaltnisse. . . . . . . . . . . . . . 198
10. Die wellenmechanische Fassung des PAuLI-Prinzips und seine Konsequenzen 202
11. Die Wechselwirkung gekoppelter, gleichartiger Systeme. Austauschresonanz
und Austauschenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
12. Der Brechungsindex der Y'-Wellen und der quantenmechanische Tunnel
effekt (Durchgang eines Tei1chens durch einen Potentialwall). . . . . . 211
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
13. Die Quantenstatistiken nach FERMI und BOSE und ihre physikalische Be-
deutung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
14. Die Grundideen der Quantenelektrodynamik. Die Quantelung von Wellen-
feldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
15. Leistungen, Grenzen und philosophische Bedeutung der Quantenmechanik 221
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
V. Die Physik der Atomkerne.
1. Die Kernphysik im Rahmen der allgemeinen Atomphysik . . . . . . . 228
2. Methoden zum Nachweis und zur messenden Erfassung von Kernprozessen
und Kernstrahlung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
3. Die Erzeugung energiereicher Kerngeschosse in Beschleunigungsmaschinen 235
4. Allgemeine Elgenschaften der Atomkerne . . . . . . . . . . . . . . . 245
a) Kernladung, Kernmasse und Aufbau der Atomkerne aus Nukleonen . . 245
b) Durchmesser, Dichte und Form der Atomkerne. . . . . . . . . . . 247
c) Kerndrehimpulse und Kernisomerie . . . . . . . . . . . . . . . . 248
d) Die magnetischen Momente von Proton, Neutron und zusammengesetzten
Kernen ............................. 249
e) Die Paritat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
5. Massendefekt und Kernbindungsenergie. Die Ganzzahligkeit der Isotopen-
gewichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
6. Die natiirliche Radioaktivitat und die aus ihr erschlossenen Kernvorgange. 255
a) Die natiirlich radioaktiven Zerfallsreihen. . . . . . . . . . . . . . 255
b) Zerfallsart, Zerfallskonstante und Halbwertszeit ........... 257
c) Die Zerfallsenergien und ihr Zusammenhang mit den Halbwertszeiten der
radioaktiven Kerne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
d) Termschemata und Zerfallsenergien radioaktiver Kerne . . . 261
e) Die Erklarung des 1X-Zerfalls . . . . . . . . . . . . . . . 262
f) Die Erklarung des ,B-Zerfalls und die Existenz des Neutrino 264
7. Kiinstlich radiaoktive Kerne und ihre Umwandlungen. . . . . 267
a) Die ,B+-Aktivitat und die Existenz des Positrons . . . . . . . 267
b) Die Kernumwandlung durch Bahnelektroneneinfang (K-Einfang) ... 268
c) Der Zerfall kiinstlich radioaktiver Kerne unter Emission von Neutronen
oder 1X-Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
d) Isomere Kerne und ihre Zerfallsprozesse. . . . . . . . . . . . . . 270
8. Allgemeines iiber erzwungene Kernumwandlungen und ihren Ablauf . . . 271
9. Energiebilanz, Reaktionsschwelle und Ausbeute erzwungener Kernreaktionen 277
a) Energiebilanz und Reaktionsschwelle. . . . . . . . . . . . . . . . 277
b) Ausbeute und Anregungsfunktionen erzwungener Kernreaktionen . . . 278
10. Energieniveauschemata von Atomkernen und ihre empirische Ermittlung. . 281
11. Tropfchenmodell und Kernsystematik . . . . . . . . . . . . . . . . 286
12. Einzelnukleonen-Kernmodell und Kerneigenschaften. Magische Nukleonen-
zahlen und Nukleonen-Quantenzahlen . . . . . . . . . . . . .. 293
13. Entdeckung, Eigenschaften und Wirkungen des Neutrons . . . .. 298
a) Entdeckung, Massenbestimmung und Radioaktivitat des Neutrons 298
b) Neutronenquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
c) Die Erzeugung thermischer und monochromatischer Neutronen 301
d) Nachweis und Messung von Neutronen 303
e) Spezifische neutronenausgelOste Kernreaktionen. . . . . 304
14. Die Kernspaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
15. Die Kernspaltungsbombe . . . . . . . . . . . . . . . . 309
16. Die Freimachung nutzbarer Atomkernenergie in Kernreaktoren . 312
17. Sonstige Moglichkeiten der technischen Freimachung von Kernenergie. Die
Wasserstoffbombe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 317
18. Anwendung stabiler und radioaktiver Isotope. . . . . . . . . .. 319
19. Thermische Kernreaktionen bei hochsten Temperaturen im Innern der
Sterne. Die Frage nach der Entstehung der Elemente. . . 322
20. StoBvorgange hochster Energie . . . . . . . . . . . . . 326
a) Die energiereichen Tei1chen der Hohenstrahlung. . . . . 326
b) Materialisationsschauer bei StoCen energiereicher Teilchen 329
c) Paarerzeugung und Antiteilchen . . . . . . . . . . . . 330
21. StoBprozesse energiereicher Elektronen und Photonen .. 334
22. Die Mesonen und ihre Rolle in der Hohenstrahl- und Kernphysik. 336
x
Inhaltsverzeichnis.
Seite
23. Kernkrafte und Theorie der Elementarteilchen 34°
24. Das Problem der universellen Naturkonstanten 346
Literatur . . . . . . . 348
VI. Physik der Molekiile.
1. Ziel der Molekiilphysik und Zusammenhang mit der Chemie . . . . . . 351
2. Die allgemeinen Eigenschaften von Molekiilen und die Methoden zu ihrer Be-
stimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
a) GroBe und Kernanordnung von Molekiilen. . . . . . . . . . . . . 352
b) Permanente Dipolmomente von Molekiilen ............ . 354
c) Polarisierbarkeit und induzierte Dipolmomente von Molekiilen. . . . 356
d) Die Anisotropie der Polarisierbarkeit. KERR-Effekt, RAYLEIGH-Streuung
und RAMAN-Effekt ...................... . 357
3. Spektroskopische Methoden zur Bestimmung von Molekiilkonstanten. 360
4. Allgemeines iiber Aufbau, Struktur und Bedeutung von Molekiilspektren 363
5. Die Systematik der Elektronenterme zweiatomiger Molekiile. . . . . 365
6. Schwingung und Schwingungsspektren zweiatomiger Molekiile . . . 370
a) Schwingungsterme und Potentialkurvenschema. . ...... . 371
b) Schwingungszustandsanderungen )!nd ultrarote Schwingungsbanden. 374
c) Das FRANCK-CONDoN-Prinzip als Ubergangsregel fiir gleichzeitigeIi Elek
tronen- und Schwingungsquantensprung . . . . . . . . . . . . . . 375
d) Der Aufbau eines Elektronenbandensystems. Kantenschema und Kanten-
formeln ............................ . 377
7. Zerfall und Bildung zweiatomiger Molekiile und ihr Zusammenhang mit den
kontinuierlichen Molekiilspektren ............. . 380
a) Molekiildissoziation und Bestimmung der Dissoziationsenergie . . . 380
b) Die Pradissoziation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
c) Die Vorgange bei der Molekiilbildung aus Atomen . . . . . . . . 384
8. Grenzen des Molekiilbegriffs. VAN DER WAALs-Molekiile und StoBpaare. 385
9. Die Molekiilrotation und die Ermittlung von Tragheitsmomenten und Kern
abstanden aus der Rotationsstruktur der Spektren zweiatomiger Molekiile . 388
a) Rotationstermschema und ultrarotes Rotationsspektrum. . . . 388
b) Das Rotations-Schwingungs-Spektrum . . . . . . . . . . . . . . . 390
c) Die Rotationsstruktur der normalen Elektronenbande. . . . . . . . 391
d) Der EinfluB des Elektronensprunges auf die Rotationsstruktur. . . . 394
e) Der EinfluB des Kernspins auf die Rotationsstruktur symmetrischer Mole
kiile, Ortho- und Parawasserstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . 394
10. Die Quantelung von Schwingung und Rotation und die spezifische Warme
der Gase ........................... . 396
11. Bandenintensitaten und bandenspektroskopische Temperaturbestimmung . 397
12. ~~otopieeffekte in an Molekiilspektren. . . . . . . . . . . . . . . 399
13. Uberblick iiber Spektren und Bau vielatomiger Molekiile . . . . . 400
a) Elektronenanregung und Ionisation mehratomiger Molekiile . . . 4°1
b) Rotationsstruktur und Tragheitsmomente mehratomiger Molekiile 4°3
c) Schwingung und Dissoziation mehratomiger Molekiile. . . . . . 404
14. Die physikalische Erklarung der chemischen Bindung . . . . . . . 408
a) Vorquantenmechanische Erklarungsversuche. Heteropolare Bindung und
Oktett-Theorie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
b) Die Quantentheorie der Elektronenpaarbindung. . . . . . . . . . . 410
c) Allgemeines iiber die Bindung von Atomen mit mehrerenValenzelektronen 413
d) Mehrfachbindungen, gerichtete Valenzen der Stereochemie und Wirkung
nichtlokalisierter Valenzelektronen . 415
15. VAN DER WAALs-Krafte 419
Literatur ..... . 422
VII. Festkorper-Atomphysik.
1. Allgemeines iiber die Struktur des fliissigen und festen Zustands der Materie 423
2. Ideale und reale Kristalle. Strukturempfindliche und strukturunempfind-
liche Kristalleigenschaften ..................... 426
3. Der Kristall als Makromolekiil. Ionengitter, Atomgitter und Molekiilgitter 427
4. Kristallsysteme und Strukturanalyse. . . . . . . . . . . . . .. 430
5. Gitterenergie, Elastizitat, Kompressibilitat und Warmeausdehnung von
Ionenkristallen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432