| Vorwort zur 2. Auflage | 13 |
| Vorwort zur 1. Auflage | 15 |
| 1 Einleitung | 17 |
| 1.1 Kurzer historischer Überblick | 18 |
| 1.2 Molekülspektren | 20 |
| 1.3 Neuere Entwicklungen | 24 |
| 1.4 Übersicht über das Konzept dieses Buches | 26 |
| 2 Elektronische Zustände von Molekülen | 31 |
| 2.1 Adiabatische Näherung und der Begriff des Molekülpotentials | 31 |
| 2.1.1 Quantenmechanische Beschreibung eines freien Moleküls | 31 |
| 2.1.2 Separation von Elektronen- und Kernwellenfunktionen | 34 |
| 2.1.3 Born-Oppenheimer-Näherung | 36 |
| 2.1.4 Adiabatische Näherung | 38 |
| 2.2 Abweichungen von der adiabatischen Näherung | 39 |
| 2.3 Potentiale, Kurven und Flächen, Molekül-Termdiagramme und Spektren | 41 |
| 2.4 Elektronische Zustände zweiatomiger Moleküle | 45 |
| 2.4.1 Exakte Behandlung des starren H+2 -Moleküls | 46 |
| 2.4.2 Klassifizierung elektronischer Molekülzustände | 52 |
| 2.4.3 Elektronenkonfigurationen und elektronische Zustände | 60 |
| 2.4.4 Molekülorbitale und Aufbauprinzip | 65 |
| 2.4.5 Korrelationsdiagramme | 68 |
| 2.5 Näherungsverfahren zur Berechnung elektronischer Wellenfunktionen | 71 |
| 2.5.1 Das Variationsverfahren | 72 |
| 2.5.2 Die LCAO-Näherung | 73 |
| 2.6 Anwendung der Näherungsverfahren auf Einelektronensysteme | 76 |
| 2.6.1 Eine einfache LCAO-Näherung für das H+2 -Molekül | 76 |
| 2.6.2 Mängel des einfachen LCAO-Verfahrens | 79 |
| 2.6.3 Verbesserte LCAO-Näherungslösungen | 81 |
| 2.7 Mehrelektronen-Moleküle | 84 |
| 2.7.1 Molekülorbitale und Einteilchen-Näherung | 84 |
| 2.7.2 Das H2-Molekül | 87 |
| 2.7.3 Die Heitler-London-Näherung | 91 |
| 2.7.4 Verbesserungen beider Verfahren | 92 |
| 2.7.5 Äquivalenz von Heitler-London- und MO-Näherung | 93 |
| 2.7.6 Allgemeiner Ansatz | 94 |
| 2.8 Moderne Ab-initio-Methoden | 94 |
| 2.8.1 Die Hartree-Fock-Näherung | 95 |
| 2.8.2 Konfigurations-Wechselwirkung | 97 |
| 2.8.3 Ab-initio-Rechnungen und Quantenchemie | 98 |
| 3 Rotation, Schwingung und Potentialkurven zweiatomiger Moleküle | 101 |
| 3.1 Quantenmechanische Behandlung | 101 |
| 3.2 Rotation zweiatomiger Moleküle | 103 |
| 3.2.1 Der starre Rotator | 103 |
| 3.2.2 Zentrifugalaufweitung | 105 |
| 3.2.3 Der Einfluss der Elektronenrotation | 107 |
| 3.3 Molekülschwingungen | 109 |
| 3.3.1 Der harmonische Oszillator | 109 |
| 3.3.2 Der anharmonische Oszillator | 112 |
| 3.4 Schwingungs-Rotations-Wechselwirkung | 118 |
| 3.5 Termwerte des schwingenden Rotators, Dunham-Entwicklung | 120 |
| 3.5.1 Termwerte für das Morse-Potential | 120 |
| 3.5.2 Termwerte für ein allgemeines Potential | 121 |
| 3.5.3 Dunham-Entwicklung | 121 |
| 3.5.4 Isotopie-Verschiebung | 122 |
| 3.6 Bestimmung von Potentialkurven aus gemessenen Termwerten | 123 |
| 3.6.1 Die WKB-Näherung | 124 |
| 3.6.2 WKB-Näherung und Dunham-Potentialentwicklung | 127 |
| 3.6.3 Andere Potentialentwicklungen | 128 |
| 3.6.4 Das RKR-Verfahren | 128 |
| 3.6.5 Die IPA-Methode | 132 |
| 3.7 Potentialkurven bei großen Kernabständen | 135 |
| 3.7.1 Multipolentwicklung | 136 |
| 3.7.2 Induktionsbeiträge zum Wechselwirkungspotential | 137 |
| 3.7.3 Lennard-Jones-Potential | 142 |
| 4 Die Spektren zweiatomiger Moleküle | 145 |
| 4.1 Übergangswahrscheinlichkeiten | 146 |
| 4.1.1 Einstein-Koeffizienten | 146 |
| 4.1.2 Übergangswahrscheinlichkeiten und Matrixelemente | 149 |
| Matrixelemente in Born-Oppenheimer-Näherung | 152 |
| 4.2 Struktur der Spektren zweiatomiger Moleküle | 154 |
| 4.2.1 Schwingungs-Rotations-Spektren | 154 |
| 4.2.2 Reine Schwingungs-Übergänge im gleichen elektronischen Zustand | 156 |
| 4.2.3 Reine Rotations-Übergänge | 158 |
| 4.2.4 Schwingungs-Rotations-Übergänge | 161 |
| 4.2.5 Elektronische Übergänge | 163 |
| 4.2.6 R-Zentroid-Näherung | das Franck-Condon-Prinzip | 164 |
| 4.2.7 Die Rotationsstruktur elektronischer Übergänge | 170 |
| 4.2.8 Auswahlregeln für elektronischen Übergänge | 174 |
| 4.2.9 Kontinuierliche Spektren | 174 |
| 4.3 Linienprofile von Spektrallinien | 177 |
| 4.3.1 Natürliche Linienbreite | 178 |
| 4.3.2 Doppler-Verbreiterung | 180 |
| 4.3.3 Voigt-Profile | 183 |
| 4.3.4 Stoßverbreiterung von Spektrallinien | 184 |
| 4.4 Mehrphotonen-Übergänge | 187 |
| 4.4.1 Zwei-Photonen-Absorption | 188 |
| 4.4.2 Raman-Übergänge | 191 |
| 4.4.3 Raman-Spektren | 194 |
| 4.5 Thermische Besetzung von Molekülniveaus | 196 |
| 4.5.1 Thermische Besetzung von Rotationsniveaus | 196 |
| 4.5.2 Besetzung von Schwingungs-Rotations-Niveaus | 197 |
| 4.5.3 Kernspin-Statistik | 198 |
| 5 Molekülsymmetrien und Gruppentheorie | 201 |
| 5.1 Symmetrieoperationen und Symmetrieelemente | 201 |
| 5.2 Grundbegriffe der Gruppentheorie | 205 |
| 5.3 Molekulare Punktgruppen | 207 |
| 5.4 Klassifizierung der molekularen Punktgruppen | 210 |
| 5.4.1 Die Punktgruppen Cn, Cnv und Cnh | 211 |
| 5.4.2 Die Punktgruppen Dn, Dnd und Dnh | 214 |
| 5.4.3 Sn-Punktgruppen | 216 |
| 5.4.4 Die Punktgruppen T, Td, O und Oh | 216 |
| 5.4.5 Wie findet man die Punktgruppe eines Moleküls? | 217 |
| 5.5 Symmetrietypen und Darstellungen von Gruppen | 219 |
| 5.5.1 Die Darstellung der C2v-Gruppe | 220 |
| 5.5.2 Die Darstellung der C3v-Gruppe | 222 |
| 5.5.3 Charaktere und Charaktertafeln | 223 |
| 5.5.4 Summe, Produkt und Reduktion von Darstellungen | 224 |
| 6 Rotation und Schwingungen mehratomiger Moleküle | 231 |
| 6.1 Transformation vom Laborsystem in das molekülfeste Koordinatensystem | 232 |
| 6.2 Molekülrotation | 235 |
| 6.2.1 Der starre Rotator | 235 |
| 6.2.2 Der symmetrische Kreisel | 239 |
| 6.2.3 Quantenmechanische Behandlung der Rotation | 240 |
| 6.2.4 Zentrifugalaufweitung des symmetrischen Kreisels | 243 |
| 6.2.5 Der asymmetrische Kreisel | 244 |
| 6.3 Schwingungen mehratomiger Moleküle | 249 |
| 6.3.1 Normalschwingungen | 250 |
| 6.3.2 Beispiel: Berechnung der Streckschwingungen eines linearen Moleküls AB2 | 253 |
| 6.3.3 Entartete Schwingungen | 254 |
| 6.3.4 Quantenmechanische Behandlung | 256 |
| 6.3.5 Nichtharmonische Schwingungen | 258 |
| 6.3.6 Kopplungen zwischen Schwingung und Rotation | 260 |
| 7 Elektronische Zustände mehratomiger Moleküle | 265 |
| 7.1 Molekülorbitale | 265 |
| 7.2 Hybridisierung | 268 |
| 7.3 Dreiatomige Moleküle | 273 |
| 7.3.1 Das BeH2-Molekül | 273 |
| 7.3.2 Das H2O-Molekül | 275 |
| 7.3.3 Das CO2-Molekül | 278 |
| 7.4 AB2-Moleküle und Walsh-Diagramme | 280 |
| 7.5 Moleküle mit mehr als drei Atomen | 282 |
| 7.5.1 Das NH3-Molekül | 283 |
| 7.5.2 Formaldehyd | 284 |
| 7.6 -Elektronen-Systeme | 285 |
| 7.6.1 Butadien | 286 |
| 7.6.2 Benzol | 287 |
| 8 Die Spektren mehratomiger Moleküle | 289 |
| 8.1 Reine Rotationsspektren | 289 |
| 8.1.1 Lineare Moleküle | 290 |
| 8.1.2 Symmetrische Kreisel-Moleküle | 292 |
| 8.1.3 Asymmetrische Kreisel-Moleküle | 293 |
| 8.1.4 Intensitäten der Rotationsübergänge | 294 |
| 8.1.5 Symmetrieeigenschaften der Rotationsniveaus | 296 |
| 8.1.6 Statistische Gewichte und Kernspin-Statistik | 298 |
| 8.1.7 Linienprofile der Absorptionslinien | 300 |
| 8.2 Schwingungs-Rotationsübergänge | 300 |
| 8.2.1 Auswahlregeln und Intensitäten von Schwingungsübergängen | 301 |
| 8.2.2 Fundamental-Übergänge | 305 |
| 8.2.3 Oberton- und Kombinationsbanden | 307 |
| 8.2.4 Rotationsstruktur der Schwingungsbanden | 309 |
| 8.3 Elektronische Übergänge | 311 |
| 8.4 Fluoreszenz- und Raman-Spektren | 315 |
| 9 Zusammenbruch der Born-Oppenheimer-Näherung, Störungen in Molekülspektren | 321 |
| 9.1 Was ist eine Störung? | 321 |
| 9.1.1 Quantitative Behandlung von Störungen | 324 |
| 9.1.2 Adiabatische und diabatische Basis | 325 |
| 9.1.3 Störungen zwischen zwei Niveaus | 327 |
| 9.2 Die Hund’schen Kopplungsfälle | 328 |
| 9.3 Diskussion der verschiedenen Störungen | 330 |
| 9.3.1 Elektrostatische Wechselwirkung | 331 |
| 9.3.2 Spin-Bahn-Kopplung | 333 |
| 9.3.3 Rotationsstörungen | 335 |
| 9.3.4 Vibronische Kopplung | 338 |
| 9.3.5 Renner-Teller-Kopplung | 340 |
| 9.3.6 Jahn-Teller-Effekt | 342 |
| 9.3.7 Prädissoziation | 344 |
| 9.3.8 Autoionisation | 345 |
| 9.4 Strahlungslose Übergänge | 348 |
| 10 Moleküle in äußeren Feldern | 353 |
| 10.1 Diamagnetische und paramagnetische Moleküle | 354 |
| 10.2 Zeeman-Effekt in linearen Molekülen | 356 |
| 10.3 Beeinflussung der Spin-Bahn-Kopplung durch ein äußeres Magnetfeld | 363 |
| 10.4 Moleküle in elektrischen Feldern, Stark-Effekt | 366 |
| 11 Van-der-Waals-Moleküle und Cluster | 371 |
| 11.1 Van-der-Waals-Moleküle | 373 |
| 11.2 Cluster | 377 |
| 11.2.1 Alkali-Cluster | 380 |
| 11.2.2 Edelgas-Cluster | 383 |
| 11.2.3 Wasser-Cluster | 383 |
| 11.2.4 Cluster mit kovalenter Bindung | 384 |
| 11.3 Herstellung von Clustern | 386 |
| 12 Experimentelle Techniken in der Molekülphysik | 389 |
| 12.1 Mikrowellen-Spektroskopie | 390 |
| 12.2 Infrarot- und Fourier-Spektroskopie | 394 |
| 12.3 Klassische Spektroskopie im sichtbaren und ultravioletten Bereich | 400 |
| 12.4 Laserspektroskopie | 408 |
| 12.4.1 Laser-Absorptionsspektroskopie | 408 |
| 12.4.2 Spektroskopie im Laserresonator | 412 |
| 12.4.3 Absorptionsmessungen mit Hilfe der Abklingzeit eines Resonators | 413 |
| 12.4.4 Ionisations-Spektroskopie | 415 |
| 12.4.5 Photo-akustische Spektroskopie | 416 |
| 12.4.6 Lasermagnetische Resonanz-Spektroskopie | 416 |
| 12.4.7 Laser-induzierte Fluoreszenz | 417 |
| 12.4.8 Laserspektroskopie in Molekularstrahlen | 419 |
| 12.4.9 Opto-Thermische Spektroskopie in Molekularstrahlen | 422 |
| 12.4.10 Fourier-Spektroskopie mit optischem Frequenzkamm | 424 |
| 12.4.11 Doppler-freie nichtlineare Laserspektroskopie | 426 |
| 12.4.12 Mehrphotonenspektroskopie | 430 |
| 12.4.13 Doppelresonanz-Techniken | 432 |
| 12.4.14 Kohärente Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie | 435 |
| 12.4.15 Zeitaufgelöste Laserspektroskopie | 436 |
| 12.4.16 Femto-Chemie | 440 |
| 12.4.17 Kohärente Kontrolle | 442 |
| 12.5 Photoelektronen-Spektroskopie | 444 |
| 12.5.1 Experimentelle Anordnungen | 445 |
| 12.5.2 Photoionisationsprozesse | 447 |
| 12.5.3 ZEKE-Spektroskopie | 448 |
| 12.5.4 Winkelverteilung der Photoelektronen | 450 |
| 12.5.5 Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie XPS | 451 |
| 12.5.6 Photo-Detachment Spektroskopie | 452 |
| 12.6 Massenspektroskopie | 454 |
| 12.6.1 Magnetische Massenspektrometer | 455 |
| 12.6.2 Quadrupol-Massenspektrometer | 456 |
| 12.6.3 Flugzeit-Massenspektrometer | 457 |
| 12.6.4 Ionen-Zyklotron Resonanz-Massenspektrometer | 458 |
| 12.7 Radiofrequenz-Spektroskopie | 460 |
| 12.8 Magnetische Kernresonanz-Spektroskopie | 462 |
| 12.9 Elektronenspin-Resonanz | 465 |
| 12.10 Schlussbemerkung | 468 |
| Anhang | 471 |
| Literatur | 475 |
| Index | 495 |
