Cora S. Lüdde

This textbook offers you a profound understanding of the core concepts in electrodynamics and the special theory of relativity. Emphasis is placed on establishing strong mathematical fundamentals while also equipping you with problem-solving skills crucial for mastering these disciplines. It covers electromagnetic theory, encompassing Maxwell's equations and electromagnetic wave theory as well as special theory of relativity, including space-time principles and the Lorentz transformation.

This textbook offers you a profound understanding of the core concepts in electrostatics and magnetostatics. Emphasis is placed on establishing strong mathematical fundamentals while also equipping you with problem-solving skills crucial for mastering these disciplines. It covers basic equations of electrostatics and solution of the Poisson equation as well as Magnetostatics.

This book introduces the scattering theory of nonrelativistic systems, a standard tool for interpreting collision experiments with quantum particles at energies not too high. The goal is to explore the interaction between particles and their properties. The authors cover the basics of the theory through a detailed discussion of elastic scattering using the stationary Schrödinger equation and the Lippmann-Schwinger equation. These remarks are supplemented by a consideration of the time-dependent formulation of scattering theory. Selection rules for effective cross sections due to symmetries conditioned by the structure of the interparticle forces and the scattering of spin-polarized particles are discussed. The foundations for the treatment of inelastic processes are laid and explained by application to three-body and nucleotransfer processes.In all chapters, the more technical, mathematical aspect and the more physics-oriented explanations are separated as far as possible. The explanations are well comprehensible and suitable to introduce the reader to the physics of impact processes.This book is a translation of the original German 1st edition Streutheorie in der nichtrelativistischen Quantenmechanik by Reiner M. Dreizler, Tom Kirchner & Cora S. Lüdde, published by Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature in 2018. The translation was done with the help of artificial intelligence (machine translation by the service DeepL.com). The present version has been revised extensively with respect to technical and linguistic aspects by the authors. Springer Nature works continuously to further the development of tools for the production of books and on the related technologies to support the authors.

Dieses Buch führt in die Streutheorie nichtrelativistischer Systeme ein, einem Standardwerkzeug zur Interpretation von Kollisionsexperimenten mit Quantenteilchen bei nicht zu hohen Energien. Das Ziel ist die Erforschung der Wechselwirkung zwischen den Teilchen und deren Eigenschaften. Die Autoren behandeln die Grundlagen der Theorie durch eine ausführliche Diskussion der elastischen Streuung anhand der stationären Schrödingergleichung und der Lippmann-Schwinger Gleichung. Ergänzt werden diese Ausführungen durch die Betrachtung der zeitabhängigen Formulierung der Streutheorie. Auswahlregeln für die Wirkungsquerschnitte aufgrund von Symmetrien bedingt durch die Struktur der Kräfte zwischen den Teilchen und die Streuung von spinpolarisierten Teilchen werden besprochen. Die Grundlagen für die Behandlung von inelastischen Prozessen werden gelegt und durch Anwendung auf Dreikörper- und Nukleotransferprozesse erläutert.In allen Kapiteln werden die mehr technischen, mathematischen Aspekt und die mehr physikorientierten Erläuterungen soweit möglich getrennt. Die Ausführungen sind gut nachvollziehbar und geeignet, den Leser in die Physik der Stoßprozesse einzuführen.

Der vierte Band dieser Einführung in die theoretische Physik behandelt die statistische Physik und Thermodynamik. Themen sind dabei die statistische Fundierung der Thermodynamik, Grundlagen der statistischen Mechanik und Quantenmechanik, die thermodynamischen Hauptsätze und statistische Ensembles. Ein zentrales Anliegen des vorliegenden Buches ist die Diskussion der Entropie: Eine Festlegung als ein exaktes Differential in der Form von spezifischer Wärme erfolgt durch eine ausführliche Analyse des Carnotprozesses in den Variablen Druck und Volumen sowie den Variablen Entropie und Temperatur und deren Vergleich. Eine anschauliche Interpretation der Entropie als ein Maß für Ordnung in thermischen Systemen ergibt sich aus einer Diskussion auf der Basis der Informationstheorie. Nach einer Betrachtung der drei idealen Gase (klassisches Gas, Fermigas und Bosegas - das Letztere einschließlich der Bose-Einstein-Kondensate) werden die Formulierung von einfachen, quantenmechanischen Festkörpermodellen und die Hohlraumstrahlung besprochen. Das Buch schließt mit einer Diskussion realer Systeme (klassische und quantenmechanische Vielteilchensysteme).

This book is the first of a series covering the major topics that are taught in university courses in Theoretical Physics: Mechanics, Electrodynamics, Quantum Theory and Statistical Physics. After an introduction to basic concepts of mechanics more advanced topics build the major part of this book. Interspersed is a discussion of selected problems of motion. This is followed by a concise treatment of the Lagrangian and the Hamiltonian formulation of mechanics, as well as a brief excursion on chaotic motion. The last chapter deals with applications of the Lagrangian formulation to specific systems (coupled oscillators, rotating coordinate systems, rigid bodies). The level of the last sections is advanced. The text is accompanied by an extensive collection of online material, in which the possibilities of the electronic medium are fully exploited, e.g. in the form of applets, 2D- and 3D-animations. It contains: A collection of 74 problems with detailed step-by-step guidance towards the solutions, a collection of comments and additional mathematical details in support of the main text, a complete presentation of all the mathematical tools needed.

This book is the first of a series covering the major topics that are taught in university courses in Theoretical Physics: Mechanics, Electrodynamics, Quantum Theory and Statistical Physics. After an introduction to basic concepts of mechanics more advanced topics build the major part of this book. Interspersed is a discussion of selected problems of motion. This is followed by a concise treatment of the Lagrangian and the Hamiltonian formulation of mechanics, as well as a brief excursion on chaotic motion. The last chapter deals with applications of the Lagrangian formulation to specific systems (coupled oscillators, rotating coordinate systems, rigid bodies). The level of the last sections is advanced. The text is accompanied by an extensive collection of online material, in which the possibilities of the electronic medium are fully exploited, e.g. in the form of applets, 2D- and 3D-animations. It contains: A collection of 74 problems with detailed step-by-step guidance towards the solutions, a collection of comments and additional mathematical details in support of the main text, a complete presentation of all the mathematical tools needed.

Die Lehrbuchreihe zur Theoretischen Physik besteht aus fünf Bänden mit den Themen Band 1 - Theoretische Mechanik Band 2 - Elektrodynamik und Relativitätstheorie Bände 3 und 4 - Quantenmechanik 1, 2 Band 5 - Thermodynamik und Statistische Physik In dem ersten Band werden die Grundlagen der theoretischen Physik anhand der klassischen Mechanik schrittweise erarbeitet. Zur Unterstützung des Lernprozesses ist dem Buch eine umfangreiche CD-ROM beigelegt: Anhand einer interaktiven Aufgabensammlung zu allen Bereichen der Mechanik soll ein selbstständiger Einstieg in die Physik ermöglicht werden. Ausführliche Mathematische Ergänzungen stellen eine in sich abgeschlossene Einführung in das benötigte mathematische Rüstzeug dar. Zahlreiche Applets und Animationen ermöglichen eine erweiterte Auseinandersetzung mit den behandelten Themen.

Der Grundkurs Theoretische Physik in 5 in sich abgeschlossenen Bänden basiert auf langjährig erprobten Vorlesungen, in denen die Aufbereitung der theoretisch-physikalischen Grundlagen in enger Form mit dem entsprechenden Stoff aus der Mathematik verknüpft wird. Interaktive, Web-basierte Aufgaben in html mit Applets helfen den Studierenden bei der Vertiefung des Stoffes: 1 Theoretische Mechanik 2 Elektrodynamik und Relativitätstheorie 3 Quantenmechanik I 4 Qunatenmechanik II 5 Thermodynamik und Statistische Physik. In diesem Band werden die erforderlichen Grundlagen der Quantenmechanik erarbeitet. Einführende Themen sind: Grundexperimente zur Quantenmechanik, einfache Quantisierungsmethoden, Materiewellen. Mit der Aufstellung der Schrödingergleichung und der Einführung des Operatorkalküls ist der Weg zu dem ersten Kernstück, der Diskussion und der Lösung der Schrödingergleichung für Einteilchensysteme, offen. Die dort diskutierten Beispiele dienen als Anschaungsmaterial für die Erarbeitung der formalen Darstellungstheorie der Quantenmechanik. Drei Themenbereiche runden diese Einführung in die Quantenmechanik ab: Störungstheorie, Spin- und Drehimpulsfragen und ein erster Blick auf Vielteilchenprobleme anhand von Coulombsystemen wie Atome, Moleküle und Festkörper.

Der Grundkurs Theoretische Physik in 4 in sich abgeschlossenen Bänden basiert auf langjährig erprobten Vorlesungen, in denen die Aufbereitung der theoretisch-physikalischen Grundlagen in enger Form mit dem entsprechenden Stoff aus der Mathematik verknüpft wird. 1 Theoretische Mechanik 2 Elektrodynamik und Relativitätstheorie 3 Quantenmechanik 4 Thermodynamik und Statistische Physik Der zweite Band zur Elektrodynamik und Relativitätstheorie erarbeitet schrittweise die Grundlagen der Physik, unterstützt von einer beiliegenden CD-ROM mit einem auf die Belange der Studierenden der Physik zugeschnittenen Mathematik-Teil sowie einer interaktiven Aufgabensammlung mit Animationen.