Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 9.3 PHYSIK IV 3359.3 Elektronische Zustände zweiatomiger MoleküleWir haben bis jetzt anhand des H + 2-Molekülions den energetisch tiefsten Zustand – den Grundzustand– eines Molekül diskutiert, wobei wir angenommen haben, dass sich die Kerne nicht bewegen, sondernbei einem beliebigen Kernabstand festgehalten werden. Die Energie E(R) gab dann die Summe aus derpotentiellen Energie des Systems Kerne plus Elektron und der zeitlich gemittelten kinetischen Energiedes Elektrons an. Wir haben die Funktion E(R) als Potenzialkurve bezeichnet. Dieses Konzept könnenwir auch auf größere als zweiatomige Moleküle mit mehr als zwei Elektronen ausdehnen. Selbst wennsich die Kerne bewegen, ist ihre Geschwindigkeit wegen ihrer großen Masse so klein gegen die Geschwindigkeitder Elektronen, so dass sich die Elektronendichteverteilung und die Elektronenenergiequasi instantan auf den jeweiligen Kernabstand einstellen kann. Wir können dann auch bei sich bewegendenKernen die Potenzialkurve E(R) angeben. Diese zuerst von Max Born und Julius RobertOppenheimer benutzte Näherung wird in Abschnitt 9.5 näher erläutert.Durch die Kombination atomarer Wellenfunktionen, die angeregte Atomzustände beschreiben, lässtsich eine große Mannigfaltigkeit von elektronisch angeregten Molekülzuständen darstellen. Alle Molekülzuständewerden durch ihre Gesamtwellenfunktion Ψ(r) charakterisiert, wobei r hier für alle Elektronenund Kernkoordinaten steht. Diese Wellenfunktionen werden Molekülorbitale genannt.Julius Robert Oppenheimer (1904 - 1967):Julius Robert Oppenheimer wurde am 22. April 1904 in New York geboren.Er absolvierte ein Physik- und Chemiestudium an der Harvard Universityin Cambridge und an der Universität in Göttingen. Bereits in jungen Jahren(mit 25) wurde Oppenheimer 1929 Professor an der University of California.Darüber hinaus lehrte er in den Jahren von 1929 bis 1945 Physik am CaliforniaInstitute of Technology in Pasadena. Oppenheimer arbeitete auf dem Gebietder Atomphysik und der Quantentheorie. Er machte sich einen Namenals glänzender Physiker auf den Gebieten der kosmischen Strahlen, Positronenund Neutronensternen. In der Zeit von 1943 bis 1945 war er Direktor derForschungslaboratorien in Los Alamos in New Mexico und leitete das amerikanischenAtomenergieprojekt, das Manhattan Project. In dieser Zeit wurde unterseiner Verantwortung die Atombombe entwickelt.In den Jahren von 1947 bis 1966 leitete Oppenheimer das Institute for AdvancedStudies in Princeton in New Jersey. Von 1947 bis 1956 saß er als Präsidentdem General Advisory Committee der Atomic Energy Commission (AEC), deramerikanischen Atomenergiebehörde, vor. Danach hatte er eine Beratertätigkeitauf diesem Gebiet inne. 1954 erfolgte die Entlassung aus dem Amt. Der Physikerwar über die damals unvorstellbaren Verwüstungen der Atombomben soerschrocken, so dass er sich weigerte die Wasserstoffbombe zu entwickeln. Zudem sprach er sich öffentlich für eineRüstungskontrolle aus. Daraufhin wurde Oppenheimer verdächtigt, den Kommunisten anzugehören. Er mussteetliche Verhöre vor dem McCarthy-Ausschuss über sich ergehen lassen. Dort kamen seine früheren Verbindungenzu politisch linksgerichteten Kreisen zur Sprache. Seine konsequente Verweigerungshaltung führte zum AusschlussOppenheimers an weiteren Projekten der Geheimhaltungsstufe. Im Jahr 1963 erfuhr er eine Rehabilitation durchPräsident John F. Kennedy. Im gleichen Jahr wurde er mit dem Enrico-Fermi-Preis, dem höchst Preis der Atomenergiebehörde,ausgezeichnet. In seinem letzten Lebensabschnitt befasste sich Robert Oppenheimer mit der Beziehungzwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Zu seinen Veröffentlichen zählen unter anderem “Science and the CommonUnderstanding” (1954, zu deutsch: “Wissenschaft und allgemeines Denken”) und das posthum herausgegebene Werk“Lectures on Electrodynamics” (1970).Julius Robert Oppenheimer starb am 18. Februar 1967 in Princeton, New Jersey.2003