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E-Lern- und Lehrmedium: Quantenchemie und Chemie farbiger Stoffe

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Präsentation zum Thema: "E-Lern- und Lehrmedium: Quantenchemie und Chemie farbiger Stoffe"—  Präsentation transkript:

1 E-Lern- und Lehrmedium: Quantenchemie und Chemie farbiger Stoffe
Wellen, Licht und Elektronen 1

2 Übersicht 1. Wellen 2. Licht 3. Elektron Günter Baars 2

3 1. Wellen Paul Klee Günter Baars

4 1. Wellen Slinky-Feder im Chemie-Vorbereitungszimmer (Gymnasium Bern-Neufeld) Günter Baars

5 1. Wellen Slinky-Feder im Chemie-Vorbereitungszimmer (Gymnasium Bern-Neufeld) Günter Baars

6 1. Wellen Verlauf der Bewegung eines Erregers, der auf einem Wellen-träger eine fortlaufende harmonische Transversalwelle erzeugt. Günter Baars

7 1. Wellen Bildung von fortlaufenden harmonischen Wellen Günter Baars

8 1. Wellen Bildung einer fortlaufenden harmonischen Transversal-welle
Günter Baars

9 1. Wellen Momentanbild einer fortlaufenden harmonischen Transversalwelle zur Zeit t Günter Baars

10 1. Wellen Zwei Momentanbilder einer fortlaufenden harmonischen Transversalwelle zur Zeit t und t + t Günter Baars

11 1. Wellen a) konstruktive und b) destruktive Interferenz zweier Wellen
Günter Baars

12 1. Wellen Ausbildung einer stehenden Welle durch zwei entgegengesetzt laufende harmonische Wellen. Günter Baars

13 1. Wellen Versuchsanordnung zur Erzeugung der Eigenschwin gungen eines Gummiseils Günter Baars

14 1. Wellen Mögliche stehende Wellen (Eigenschwingungen) eines Gummiseils sowie die dazugehörenden Wellenlängen  Günter Baars

15 1. Wellen Beugungsbild eines Laserstrahls an einem Spalt Günter Baars

16 1. Wellen Beugungsbild eines Laserstrahls an einer runden Öffnung
Günter Baars

17 1. Wellen Bildung heller und dunkler Stellen eines Beugungsbilds
Intensitätsmaximum Intensitätsminimum x = n (n = 0, 1, 2, 3, ....) x = n (n = 1, 3, 5, 7, ...) Wegstrecke der Welle 1: 3  Wegstrecke der Welle 1: 3,5  Wegstrecke der Welle 2: 4  Wegstrecke der Welle 2: 4  Bildung heller und dunkler Stellen eines Beugungsbilds Günter Baars

18 2. Licht Elektromagnetische Wellen; M: Magnetische Flussdichte; E: Elektrische Feldstärke [entspricht der Amplitude der Welle bzw. der Intensität (Helligkeit) des Lichts] Günter Baars

19 2. Licht Einteilung der elektro-magnetischen Strahlung Günter Baars

20 2. Licht Versuchsanordnung zur Demonstration des Fotoelektrischen Effekts Günter Baars

21 2. Licht Wirkungsweise einer Fotozelle (schematisch) Günter Baars

22 2. Licht me: Masse Elektron; v: Geschwindigkeit des Elektrons; e: Elektronenladung; U0: maximale Spannung Versuchsanordnung zur Bestimmung der maximalen kinetischen Energie von Fotoelektronen Günter Baars

23 2. Licht 1. Der Fotoelektronenstrom ist sofort nach dem Eintreffen des Lichts (bei genügend hoher Frequenz) auf der Metall-oberfläche zu beobachten. 2. Unterhalb einer bestimmten Lichtfrequenz f werden keine Fotoelektronen freigesetzt, ganz egal, wie hoch die Intensität des Lichts ist. Daraus folgt, dass für ein bestimmtes Metall die maximale Spannung und damit die maximale kinetische Energie der Fotoelektronen nur von der Frequenz des eingestrahlten Lichts beeinflusst wird, nicht aber von der Lichtintensität. Die maximale kinetische Energie der Foto-elektronen ist folglich nur von der Lichtfrequenz abhängig. 3. Die Anzahl der Fotoelektronen ist, bei konstanter Frequenz, direkt proportional zur Intensität des ein-gestrahlten Lichts, wobei sich die maximale kinetische Energie der Foto-elektronen nicht ändert. Günter Baars

24 2. Licht Eine elektromagnetische Strahlung bestimmter Frequenz (Wellenmodell) besteht aus Photonen (Teilchenmodell), die alle die gleiche Energie besit-zen. E = hf h heisst Plancksches Wirkungsquantum Eine elektromagnetische Strahlung bestimmter Frequenz (Wellenmodell) strahlt umso intensiver (Intensität; "Helligkeit"), je grösser die Anzahl der Photonen (Teilchenmodell) ist. Abhängigkeit der Gesamtenergie einer elektromagnetischen Welle: Eges: Frequenz (f) und Intensität (Amplitude E) [Wellenmodell] Eges: Energie eines Photons und Anzahl Photonen [Teilchenmodell]] Günter Baars

25 n  E2 2. Licht Intensität einer elektromagnetischen Strahlung
Wellenmodell: I = 0E2c [Wm-2] I: Intensität; 0:elektrische Feldkonstante; E: Betrag der elektrischen Feldstärke (Amplitude der elektromagnetischen Strahlung); c: Lichtge-schwindigkeit Teilchenmodell: I = (hf)n [Wm-2] h·f: Photonenenergie; Anzahl Photonen 0E2c = (hf)n; ohne die Konstanten 0, c, f und h ergibt sich: n  E2 Günter Baars

26 3. Elektronen Kathodenstrahlrohr Günter Baars

27 3. Elektronen Kathodenstrahlrohr: Ablenkung der Elektronen
Günter Baars

28 3. Elektronen Kontinuierliches Spektrum von weissem Licht Günter Baars

29 3. Elektronen Wasserstoffröhre Günter Baars

30 3. Elektronen Linienspektrum des Wasserstofflichts Günter Baars

31 3. Elektronen Grundzustand und angeregte Zustände von Wasserstoff-Atomen Günter Baars

32 3. Elektronen Emissionsspektren einiger gasförmiger elementarer Stoffe
(Zahlenangaben in nm; 1 nm = 10-9 m) Günter Baars

33 3. Elektronen Elektronenbeugungsröhre Günter Baars

34 3. Elektronen Beugung von Elektronen an einer Aluminiumfolie
Günter Baars

35 3. Elektronen Deutung des Beugungsbilds eines Elektronenstrahls am Spalt Günter Baars

36 3. Elektronen Louis de Broglie (1892-1987)
h: Plancksches Wirkungsquantum; m: Masse; v: Geschwindigkeit Günter Baars

37 3. Elektronen M. Born ( ) : Amplitude der Elektronenwelle; W: Wahrscheinlichkeit; V: Volumenelement; dW/dV: Elektronendichte (Aufenthaltswahr-scheinlichkeit pro Volumeneinheit!) Günter Baars

38 3. Elektronen Erwin Schrödinger (1887-1961)
kinetische Energie potentielleEnergie Gesamtenergie : Wellenlänge h: Plancksches Wirkungsquantum m: Masse v: Geschwindigkeit Günter Baars

39 3. Elektronen Günter Baars


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