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Elementare BausteineGase: Ensemble von vielen unabhängigen Bausteinen Temperatur Brownsche Molekularbewegung Kondensierte Materie (Flüssigkeiten und Festkörper)

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Präsentation zum Thema: "Elementare BausteineGase: Ensemble von vielen unabhängigen Bausteinen Temperatur Brownsche Molekularbewegung Kondensierte Materie (Flüssigkeiten und Festkörper)"—  Präsentation transkript:

1 Elementare BausteineGase: Ensemble von vielen unabhängigen Bausteinen Temperatur Brownsche Molekularbewegung Kondensierte Materie (Flüssigkeiten und Festkörper) Kristalle: Ensemble von vielen regelmäßig angeordneten Bausteinen Bruchkanten regelmäßige Interferenzmuster 370µm PbS-Kristalle kubisch Zirkon Oberfläche Quarz hexagonal 7. Struktur der Materie

2 Studium unabhängiger Atome oder Moleküle verdünnte Gase Anregung durch Energiezufuhr Gasentladung Leuchterscheinung Spektrallinien mit und Frequenz = c/ Energieumwandlung zwischen diskreten Zuständen verschiedener Energie jedes Atom strahlt unabhängig Strahlung inkohärent Glühlampe Sonne Planckansatz: E 2 -E 1 = h· Wirkungsquantum Termschema: Anordnung der Zustände nach der Energie Spektrum Fingerabdruck des Elements 7.1 Atome und Moleküle

3 Kondensor Spalt Spalt wird auf den Schirm abgebildet Schirm Spektralzerlegung Prismenspektrograph

4 stimulierte Emission Kohärenz der Strahlung Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Reflexion 100% Reflexion 95% Energiezufuhr Energiezufuhr Atom/Molekül bevorzugt in Zustand E 3 mehr Emission als Absorption zwischen E 3 und E 2 Inversion 1. Spiegel koppeln das erzeugte Licht in die Emissionsregion zurück weitere Emission bevorzugt im gleichen Rhythmus wie rückgekoppletes Licht 2. Kohärent Oszillation, wenn Verluste kleiner als Erzeugungsrate Laser 3. E1E1 E3E3 E2E2 Zerfall Emission Absorption Zufuhr Strahl mit kleiner Divergenz hohe Monochromasie hohe Intensität Anwendungen Funktion eines Lasers

5 Grundidee zur Auswahl von diskreten Energieniveaus Wellenmechanik, Quantenmechanik Eigenfrequenzen Umlauffrequenzen wie im Planetensystem? Nein: 1. Jedes Atom wäre individuell, wie gerade die Planeten vom Kern eingefangen wurden. 2. Warum gibt es nur wenige Umlaufbahnen? 3. Atom wäre nicht stabil, da umlaufende Ladung Energie abstrahlt. Atom ist beliebig häufig ununterscheidbar zu einem anderen der gleichen Sorte herstellbar Gleichheit der Spektren Fingerabdruck des Atoms akustische stehende Welle in einem Rohr oder Lichtwelle zwischen zwei Spiegeln nur wenige möglich! Quantenzahlen als Name z.B. s-Zustand p-Zustand Elektronen bilden stehende Wellen um den positiv geladenen Atomkern herum. Quantenzustände des Atoms im Termschema Spektrallinien

6 nicht einsperrbar in beliebig kleiner Box Unschärfe in der Ortsbestimmung Unschärferelation von Heisenberg 1927 Atomarem Baustein kann kein individueller Name zugeordnet werden! Amplitude einer Elektronenwelle im Atom? Oder Zahl der Elektronen in einem Zustand? Pauli-Prinzip: höchstens ein Elektron in jedem Zustand! Zustände im Atom gruppieren sich in engen Energiebereichen Energieschalen Zahl der Elektronen in dieser Energieschale Perioden System der Elemente Eigenschaften wiederholen sich in jeder Schale Feld der Materiewelle?Aber Elektron ist nicht teilbar! Elektronenbewegung im Atom wie Welle

7 Periodensystem der Elemente

8 polare (oder heteropolare) Bindung Atome werden zu Ionenz.B. Na + Cl Kochsalz kovalente (oder homöopolare) Bindung Elektronenwellen überlappen sich z.B. O-O Sauerstoff metallische Bindung Überlapp der Elektronenwellen ist so groß, daß eine Zuordnung der Elektronen zu einem Atom verloren gegangen ist. Elektronenleitung Bedeutung des Spins Paarung besondere Stabilität Bindung zwischen Atomen Moleküle


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