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EisbergResnick

Contenido

Radiación térmica y el postulado de Planck

1-11-21-31-41-51-61-7

Introducción 19Radiación térmica 19Teoría clásica de la cavidad radiante 24Teoría de Planck de la cavidad radiante 31Aplicación de la ley de Planck de la radiación en termometríaEl postulado de Planck y sus implicaciones 39Breve historia del quantum 41

2

Fotones-Propiedadescorpusculares de la radiación

2-12-22-32-42-52-62-72-8

Introducción 47El efecto fotoeléctrico 47Teoría cuántica de Einstein del efecto fotoeléctricoEl efecto Compton 55

Naturaleza dual de la radiación electromagnéticaFotones y emisión de rayos X 62Producción y aniquilación de pares 65Secciones transversales para absorción y dispersión de fotones

50

61

3Postulado de de Broglie. Propiedades ondulatorias

de las partículas

3-13-23-33-43-53-6

Ondas de materia 81

Dualidad onda-partícula 88El principio de incertidumbre 91Propiedades de las ondas de materia 95

Algunas consecuencias del principio de incertidumbreFilosofía de la teoría cuántica 106

105

7

38

45

70

79

4-1 Modelo de Thomson 1154-2 Modelo de Rutherford 1194-3 Estabilidad del átomo nuclear

4-4 Espectros atómicos 1264-5 Postulados de Bohr 1294-6 Modelo de Bohr 130

4-7 Corrección por masa nuclear finita4-8 Estados de energía atómica 1394-9 Interpretación de las reglas de cuantización4-10 Modelo de Sommerfeld 146

4-11 El principio de correspondencia 1494-12 Una crítica a la teoría cuántica antigua

8

5-15-2

¡¡:

5-35-45-55-65-75-8

6-16-26-36-46-56-66-76-86-96-10

~

CONTENIDO

4Modelo atómico de Bohr

126

136

142

151

Teoría de Schrodinger de la mecánica cuántica

Introducción 159

Argumentos de plausibilidad que conducen a la ecuaciónde Schrodinger 162Interpretación de Born de las funciones de ondaValores de expectación 176La ecuación de Schrodinger independiente del tiempoPropiedades requeridas para las eigenfunciones 192Cuantización de la energía en la teoría de SchrodingerResumen 203

169

Soluciones a las ecuaciones de Schrodingerindependientes del tiempo

Introducción 217

El potencial cero 218Potencial escalón (energía menor que la altura del escalón)Potencial escalón (energía mayor que la altura del escalón)La barrera de potencial 240Ejemplos de penetración de barrera por partículasPotencial de pozo cuadrado 251Potencial de pozo cuadrado infinitoPotencial de oscilador armónico simpleResumen 269

247

257265

Átomos con un electrón'

7-17-2

Introducción 279Desarrollo de la ecuación de Schrodinger 280

113

5157

187

194

6

215

224234

7277

7-37-47-57-67-77-87-9

8-18-28-38-48-58-6

"

Separación dISolución de l

Eigenvalores,EigenfuncionDensidades d

Impulso angtEcuaciones d

8-78-8

Introducció.Momentos n

Experiment(InteracciónMomento arEnergía de idel hidrógerRazones de

Comparació

9-19-29-39-49-59-69-7

IntroducciiPartículas]

El principilEl átomo dTeoría de 1ResultadosEstados ha

periódicaEspectros'9-8

10-110-210-310-410-510-610-7

IntroducciAtomos alAtomos c(

AcoplamifNiveles dfEl efectoResumen

113

157

l\

215

2244

..

277

7-37-47-57-67-77-87-9

1~11~21~31~41~51~61~7

Separación de la ecuación independiente del tiempoSolución de las ecuaciones 284

Eigenvalores, números cuánticos y degeneraciónEigenfunciones 289Densidades de probabilidadImpulso angular orbitalEcuaciones de eigenvalores

282

286

292303

308

Momentos magnéticos dipolares, spin yrazones de transición

8-18-28-38-48-58-6

Introducción 317

Momentos magnéticos dipolares orbitales 317Experimento de Stern-Gerlach y spín del electrónInteracción spín-órbita 328Momento angular total 331Energía de interacción spín-órbita y niveles de energíadel hidrógeno 335Razones de transición y reglas de selección 340Comparación entre las teorías cuánticas antigua y moderna

322

8-78-8

Atomos multielectrónicos-estados base yexcitaciones de rayos X

9-19-29.39-49-59.69-7

Introducción 355Partículas idénticas 356

El principio de exclusión 362El átomo de helio y las fuerzas de intercambioTeoría de Hartree 374Resultados de la teoría de Hartree 378Estados base de átomos multielectrónicos y la tabla

periódica 385Espectros de líneas de rayos X

365

9-8 393

Átomos multielectrónicos-excitaciones

ópticas

Introducción 407Atomos alcalinos 408Atomos con varios electrones ópticamente activosAcoplamiento LS 416Niveles de energía del átomo de carbonoEl efecto Zeeman 425Resumen 432

412

422

CONTENIDO

8

9

10

9

315

347

353

405

10

11-111-211.311-411-511-6

11-711-811-911-1011-1111-1211-13

CONTENIDO

Estadística cuántica

Introducción 439

Indistinguibilidad y estadística cuántica 440Funciones de distribución cuánticas 444

Comparación de las funciones de distribuciónCalor específico de un sólido critalino 452La distribución de Boltzmann como una aproximacióna las distribuciones cuánticas 456Ellaser 457Gas de fotones 463Gas de fonones 464

Condensación de Bose y Helio líquidoEl gas de electrones libres 471Potencial de contacto y emisión termiónicaDescripciones clásica y cuántica del estado deun sistema 476

447

465

474

Moléculas

13-113-213-313-413-513-613-713-813-9

Sólidos-Conductores y semiconductores

Introducción 515

Tipos de sólidos 515Teoría de bandas de los sólidos 517Conducción eléctrica en metales 522Modelo cuántico del electrón libre 524

Movimiento de electrones en una red periódicaMasa efectiva 534Semiconductores 538

Dispositivos semi conducto res 544

11

12

13

530

437

483

513

14-114-214-314-414-5

15-115-2

15-315-415.515-615-715-815-915-1015-11

,~

16-116-216-316-416-516-616-716-816-916-10

SupercondlPropiedade¡ParamagnelFerromagmAntiferrom

IntroducJ

GeneralidanuclearesDimension

Masas nUEModelo deNúmeros I

Modelo df

Modelo d{

PredicciOl

Modelo c(Resumen

Introduc(DecaimielDecaimieInteracci¡DecaimieEl efectoReaccionEstados f

Fisión yFusión y

17-117-217-317-417-517-6

IntroducFuerzas.

IsospínPionesMuonesExtrañe.

12-1 Introducción 485t: 12-2 Enlaces iónicos 485

12-3 Enlaces covalentes 48812-4 Espectros moleculares 49212.5 Espectros rotacionales 49312.6 Espectros vibro-rotacionales 49612.7 Espectros electrónicos 50012-8 El efecto Raman 50312-9 Determinación del spin nuclear y características

de simetría 504

~7

14-114-214-314-414-5

15-115-2

3

15-315-415-515-615-715-815-915-1015-11

CONTENIDO

14

Sólidos-Superconductores y propiedadesmagnéticas

Superconductividad 557Propiedades magnéticas de sólidosParamagnetismo 567Ferromagnetismo 571Antiferromagnetismo y ferrimagnetismo

Introducción 585Generalidades sobre algunas propiedadesnucleares 587

Dimensiones y densidades nuclearesMasas nucleares y sus abundanciasModelo de gota 604Números mágicos 607Modelo del gas de FermiModelo de capas 612Predicciones del modelo de capasModelo colectivo 622Resumen 628

609

566

57715

Modelos nucleares

591595

618

Decaimiento nuclear y reaccionesnucleares

16

16-1 Introducción 63516-2 Decaimiento Alfa 63516-3 Decaimiento Beta 642

16-4 Interacción por decaimiento Beta16-5 Decaimiento Gamma 66016-6 El efecto Mossbauer 66616-7 Reacciones nucleares 66916-8 Estados excitados de los núcleos16-9 Fisión y reactores 68316-10 Fusión y origen de los elementos

'1'I 17-1

17-217-317-417-517-6

~

1,1'

Introducción 701Fuerzas nucleónicas

Isospín 715Piones 717Muones 725Extrañeza 727

701

653

679

68817

Partículas elementales

11

555

583

633

699

~

Apéndice ATeoría especial de la relatividad

Apéndice B

Radiación de una carga acelerada

Apéndice CDistribución de Boltzmami

Apéndice DTrayectorias en la dispersión de Rutherford

Apéndice E

Cantidades complejas

Apéndice FSolución numérica de la ecuación

de Schrodinger independiente del tiempopara un potencial de pozo cuadrado

Apéndice GSolución analítica de la ecuación de

Schrodinger independiente el tiempo paraun potencial de pozo cuadrado

Apéndice HSolución en serie de la ecuación de

Schrodinger independiente del tiempo para unpotencial de oscilador armónico simple

Apéndice 1

Ellaplaciano y los operadores de impulso angularen coordenadas polares esféricas

Apéndice JLa precesión de Thomas

~-- --- L ~- ~~~ ~ ~

El principio d.

Resp

749 Constantes

769

773

781

785

789

795

801

807

811

12 CONTENIDO

17-7Interacciones fundamentales y leyes deconservación 732

17.8 Familias de partículas elementales 73617.9 Hipercarga y Cuarks 739

Ir

749

769

773

781

785 If

789

795

801

!807

""

811

Apéndice K

El principio de exclusión en el acoplamiento LS

Apéndice LReferencias

Apéndice M

Respuestas a problemas seleccionados

Apéndice N

Constantes usuales y factores de conversión

Indice

CONTENIDO

815

819

821

823

825

13