Protokoll im Fach Physik

Protokoll im Fach Physik
Fachlehrer: Hr. Heidinger
Datum: 18.11.10
Kurs: MSS 13/ Gk ph
Protokollantin: Jessica Welker
Fehlende Schüler: keine
Gliederung:
 10.Materiewellen
o a)Photonenmodell
o b)Wahrscheinlichkeitswelle
o c)Das Doppelspaltexperiment
o d)Folgerung
o e)Der Impuls eines Photons
o f)Die De Broglie-Hypothese
o g)Beispiel
o h)Elektronenbeugung (-interferenz)
Thema:
10.Materiewellen
a)Photonenmodell
Photon= Lichtquant
= Energiequant
= kleines Lichtteilchen
WPh
= h*f
Fläche=1
Amplitudenfunktion (Gaußkurve)
b)Wahrscheinlichkeitswelle
Wellenfunktion
x
Eine Gaußkurve (Integral =Fläche=1) beschreibt die Aufenthaltwahrscheinlichkeit des
Photons. Das heißt das Photon ist nicht genau lokalisierbar, sondern kann sich
überall(!) mit geringer Restwahrscheinlichkeit aufhalten.
 Je höher die Gaußkurve , desto wahrscheinlicher befindet sich das Photon an
dieser “Stelle“
c) Das Doppelspaltexperiment
Laser
Intensität
Spalt
Filter
Laser
Interferenzmuster
Doppelspalt
Photoplatte
Einzelne Photonen treffen auf einen Doppelspalt. Obwohl die Photonen nur durch
einen der beiden Spalte dringen können, entsteht ein Interferenzmuster.
d) Folgerung
Ein Photon hat gleichzeitig Eigenschaften eines Teilchens und einer Welle:
 „Welle-Teilchen-Dualismus“
e) Der Impuls eines Photons
p= m*v
= Masse*Geschwindigkeit ( es muss etwas Konstantes ergeben)
Problem: Ein Teilchen mit Ruhemasse m0 kann nicht auf Lichtgeschwindigkeit v=c
beschleunigt werden  mPh= 0
Energie jedes Teilchens ist:
E=m*c2
p=m*v
=m*
*v
=
Impuls eines Photons
=
pPh=
*
*
 E von oben einsetzten

kürzt sich weg, da v=c(Photon bewegt sich mit
Lichtgeschwindigkeit)
=

pPh=
E= h*f
 λ=
Ist als Rückstoß messbar! (Z.B. Elektronen auf einer Metallplatte)
f) Die De Broglie-Hypothese
Jedem bewegten Teilchen mit der Energie E und dem Impuls wird eine Wellenlänge
zugeordnet.
λ=
De Broglie-Wellenlänge
Die Ausbreitung (Bewegung) wird dann durch eine Wellenfunktion (wie ein Photon)
beschrieben.
x
Wellenfunktion
g) Beispiel
Geg.: U=5kV; me=9*10-31kg; h=6,626*10-34Js; e=1,6*10-19C

v=
; p= m*v
p= m*
λ=
=
=
=1,7*10-11 m
=
=
=m
=
=
=
h) Elektronenbeugung (-interferenz)
 Die Wellenlänge liegt in der Größenordnung von Röntgenlicht
 Für Interferenz wird ein Kristallgitter genutzt
 Die Elektronen durchstrahlen eine dünne Graphitschicht
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Aufbau, Durchführung, Beobachtung und Erklärung zu diesem Versuch folgten in der
Stunde vom 24.11.10!
Hausaufgabe: Keine