Einführung in die Quantenphysik

Einführung in die Quantenphysik
●
Klassische Optik
●
Der lichtelektrische Effekt
●
Effekte elektromagnetischer Strahlung
●
Kopenhagen-Interpretation
●
Elektronen
●
Quantenphysik und klassische Physik
●
Atomphysik
Klassische Optik
●
Geschwindigkeit des Lichts
●
Fermat'sches Prinzip
●
Wellenmodell des Lichts
●
Inerferenz und Beugung
●
"dünne" Schichten
●
Kohärenz
Geschwindigkeit des Lichts
●
●
Wie kann man die Geschwindigkeit des Lichts
messen?
Galileos Methode:
Messung der Lichtgeschwindigkeit
●
Probleme der Methode?
●
Wie kann man dem Problem vorbeugen?
Größere Weiten
●
Auf diese Idee kam Ole Romer
Kleinere Zeiten
●
Drehspiegel-Methode: Text lesen,
Versuchsskizze anfertigen. Was muss man
messen, was muss man noch berechnen?
Fermatsches Prinzip
Das Licht breitet sich zwischen zwei
Punkten auf dem Weg aus, für den es die
geringste Zeit benötigt.
Herleitung des Brechungsgesetz aus dem
Fermat'schen Prinzip:
Wellenmodell des Lichts
●
●
●
Kerzenexperiment
Interferenz am Doppelspalt Experiment und
Applet
Erneute Herleitung der Formel:
Farbe Wellenlänge und Frequenz
Erinnerung: Zusammenhang zwischen Frequenz
und Wellenlänge:
Farbe Wellenlänge und Frequenz
Experiment: Spektrum einer Glühlampe
Interferenz an dünnen Schichten
●
Experiment: Seifenblase
●
Applet Seifenblase1, Seifenblase2
●
Aufgaben
Der lichtelektrische Effekt
●
Der lichtelektrische Effekt
●
Plank'sches Wirkungsquantum
●
Lichtquantenhypothese
Der Lichtelektrische Effekt
●
Der Lichtelektrische Effekt
Experiment
Bestrahlt man eine negativ geladene Zinkplatte mit ultraviolettem Licht, dann wird die
Platte entladen.
Nutzt man stattdessen sichtbares Licht, wird die Platte nicht oder nur sehr wenig entladen.
Der Lichtelektrische Effekt
Eine genauere Untersuchung ist mit Mitteln in der
Schule kaum möglich. Wir führen daher den Versuch durch ein Bildschirmexperiment.
Ein Bild eines "realen" Aufbaus.
Mit diesem Bildschirmexperiment kann man die
Vorgänge im Vakuum besser verstehen.
Durch 2 Texte soll das Verständnis des
Lichtelektrischen Effekts verstärkt werden.
Photonen-Interferenz
Wie soll man nun aber die Interferenz-Phänomene
im Photonen-Modell des Lichts erklären?
Originalarbeit von J.J. Thomson
Realexperiment der Swiss Physical Society
Erklärungen im Projekt P2K.
Was passiert, wenn wir herausfinden wollen,
durch welchen Spalt ein Photon geht?
Experiment
Wechselwirkung von Strahlung und
Materie
●
Röntgenstrahlung
●
Bragg-Reflexion
●
Compton-Effekt
Röntgenstrahlung
●
Erzeugung der Röntgenstrahlung
●
Wie kann man Röntgenstrahlung untersuchen?
Bragg-Reflexion:
Aufbau des Experiments und Herleitung
Beispielaufgaben
●
●
Woraus besteht die Röntgenstrahlung?
Beispielaufgaben Bremsstrahlung und
Spektrum
Einschub: Der Impuls
Einstiegsfragestellung
Definition:
Der Impuls ist eine Erhaltungsgröße, die Summe
aller Impulse in einem System bleibt also erhalten.
Das ist wichtig zu wissen, wenn man Billard spielt.
Experiment mit der Lichtmühle. Beschreibung der
Uni Oldenburg. Auch Photonen haben einen
Impuls.
Der Compton-Effekt
Effekte elektromagnetischer
Strahlung
●
Rötgenspektren
●
Comptoneffekt
Kopenhagen-Interpretation
●
Wahrscheinlichkeiten vs. Wellen
●
Experiment von Taylor
Elektronen
●
De-Broglie-Wellen
●
Ausbreitung von Elektronen
Quantenphysik vs. Klassische
Physik
●
Heisenberg'sche Unschärferelation
●
Welle-Teilchen Dualismus
●
Wellenfunktion
●
Kritik an der Kopenhagen Interpretation
Schrödinger und seine Katze
Atomphysik
●
Rutherford Experiment
●
Spektren von angeregten Gasen
und die Bohr'schen Postulate
●
Spektrallinien
●
Quantenphysikalische Atommodell
●
Lösung für das Wasserstoffatom
●
Termschemata
●
LASER