22.05.2009
Theoretical Femtosecond Physics
Grossmann, F.
Mehr als hundert Jahre lang hat das Wasserstoffatom die Physik entscheidend geprägt. So motivierten die Balmer-Linien die Entwicklung der Quantenmechanik à la Bohr-Sommerfeld. Sie waren auch der Ausgangspunkt für Heisenbergs Matrizenmechnik und somit für die moderne Quantenmechanik in ihren zahlreichen Anwendungen. Sogar die Quantenelektrodynamik hatte ihren spektakulären Ursprung in der Spektroskopie des Wasserstoffatoms, nämlich in der Lamb-Verschiebung. Immer war es die Analyse der diskreten Energieniveaus, die zu einer neuen Theorie führte. Diese historische Entwicklung erklärt auch die Überbeto-nung der stationären Zustände in dem Formalismus der Quantenmechanik.
In den letzten Jahren erlaubten es jedoch gepulste Laser mit hoher Leistung und extrem kurzer Pulsdauer, zeitabhängige Phänomene wie chemische Reaktionen und Anregungsmechanismen experimentell zu studieren. Deshalb hat jetzt die zeitabhängige Quantenmechanik an Bedeutung gewonnen. Das Lehrbuch von David Tannor ist das erste mit einer starken Betonung der Zeit-abhängigkeit. Die vorliegende Monografie von Frank Grossmann baut auf diesem Lehrbuch auf und führt in hochaktuelle For-schungsgebiete der Physik von Atomen und Molekülen in starken Laserfeldern ein. Sie richtet sich vorwiegend an Studierende in höheren Semestern, aber auch erfahrene Wissenschaftler werden aus diesem Buch großen Nutzen ziehen.
In einer elementaren und sehr verständlichen Einführung in die Laserphysik werden wichtige Elemente, die zum Verständnis der Wechselwirkung von ultrakurzen Pulsen mit Atomen und Molekülen notwendig sind, vorgestellt. Als Beispiele seien hier nur der Frequenzkamm und die Husimi-Darstellung von Laserpulsen genannt. Im Folgenden finden sich verschiedene Methoden, um zeitabhängige Quantenphänomene zu beschreiben. Diese reichen vom Feynman-Pfadintegral über die Magnus-Entwicklung bis hin zu numerischen Methoden. Hier ist insbesondere der sehr erfolgreich angewandte Herman-Kluk-Propagator zu erwähnen.
Im zweiten Teil des Buches werden diese Techniken auf aktuelle Probleme der Physik von Atomen und Molekülen in starken Laserfeldern angewendet. Sehr gut gefallen haben mir insbesondere die Darstellung der Erzeugung von höheren Harmonischen von Licht und die kohärente Kontrolle von molekularer Dynamik. In diesem Bereich gelingt es dem Autor in hervorragender Weise, in den momentanen Stand der Wissenschaft einzuführen. Detaillierte Anhänge erlauben ein tieferes Verständnis. Sehr hilfreich sind hier auch die ausführlichen Literaturangaben am Ende jeden Kapitels, die u. a. auf viele bedeutende historische Arbeiten verweisen.
Zusammenfassend handelt es sich bei „Theoretical Femtosecond Physics“ um eine exzellente Einführung in ein modernes Ge-biet der Atom- und Molekülphysik. Das Buch ist von einem Experten verfasst, der viele Beiträge zur Theorie dieses Forschungs-zweiges geliefert hat, und eignet sich ausgezeichnet für eine Spezialvorlesung, aber auch als Ergänzung zur Vorlesung Quantenmechanik. Ich kann es nur wärmstens empfehlen.
Prof. Dr. Wolfgang P. Schleich, Institut für Quantenphysik, Universität Ulm
F. Grossmann: Theoretical Femtosecond Physics: Atoms and Molecules in Strong Laser Fields
Springer, Heidelberg 2008, 230 S., geb., ISBN 9783540778967
In den letzten Jahren erlaubten es jedoch gepulste Laser mit hoher Leistung und extrem kurzer Pulsdauer, zeitabhängige Phänomene wie chemische Reaktionen und Anregungsmechanismen experimentell zu studieren. Deshalb hat jetzt die zeitabhängige Quantenmechanik an Bedeutung gewonnen. Das Lehrbuch von David Tannor ist das erste mit einer starken Betonung der Zeit-abhängigkeit. Die vorliegende Monografie von Frank Grossmann baut auf diesem Lehrbuch auf und führt in hochaktuelle For-schungsgebiete der Physik von Atomen und Molekülen in starken Laserfeldern ein. Sie richtet sich vorwiegend an Studierende in höheren Semestern, aber auch erfahrene Wissenschaftler werden aus diesem Buch großen Nutzen ziehen.
In einer elementaren und sehr verständlichen Einführung in die Laserphysik werden wichtige Elemente, die zum Verständnis der Wechselwirkung von ultrakurzen Pulsen mit Atomen und Molekülen notwendig sind, vorgestellt. Als Beispiele seien hier nur der Frequenzkamm und die Husimi-Darstellung von Laserpulsen genannt. Im Folgenden finden sich verschiedene Methoden, um zeitabhängige Quantenphänomene zu beschreiben. Diese reichen vom Feynman-Pfadintegral über die Magnus-Entwicklung bis hin zu numerischen Methoden. Hier ist insbesondere der sehr erfolgreich angewandte Herman-Kluk-Propagator zu erwähnen.
Im zweiten Teil des Buches werden diese Techniken auf aktuelle Probleme der Physik von Atomen und Molekülen in starken Laserfeldern angewendet. Sehr gut gefallen haben mir insbesondere die Darstellung der Erzeugung von höheren Harmonischen von Licht und die kohärente Kontrolle von molekularer Dynamik. In diesem Bereich gelingt es dem Autor in hervorragender Weise, in den momentanen Stand der Wissenschaft einzuführen. Detaillierte Anhänge erlauben ein tieferes Verständnis. Sehr hilfreich sind hier auch die ausführlichen Literaturangaben am Ende jeden Kapitels, die u. a. auf viele bedeutende historische Arbeiten verweisen.
Zusammenfassend handelt es sich bei „Theoretical Femtosecond Physics“ um eine exzellente Einführung in ein modernes Ge-biet der Atom- und Molekülphysik. Das Buch ist von einem Experten verfasst, der viele Beiträge zur Theorie dieses Forschungs-zweiges geliefert hat, und eignet sich ausgezeichnet für eine Spezialvorlesung, aber auch als Ergänzung zur Vorlesung Quantenmechanik. Ich kann es nur wärmstens empfehlen.
Prof. Dr. Wolfgang P. Schleich, Institut für Quantenphysik, Universität Ulm
F. Grossmann: Theoretical Femtosecond Physics: Atoms and Molecules in Strong Laser Fields
Springer, Heidelberg 2008, 230 S., geb., ISBN 9783540778967
