Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Der junge Max Planck (um 1880) Quantenzauber im Mikrokosmos Entdeckung der Quantenmechanik 14. Dezember 1900 E=h.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Der junge Max Planck (um 1880) Quantenzauber im Mikrokosmos Entdeckung der Quantenmechanik 14. Dezember 1900 E=h."—  Präsentation transkript:

1

2 Der junge Max Planck (um 1880) Quantenzauber im Mikrokosmos Entdeckung der Quantenmechanik 14. Dezember 1900 E=h

3 Die Entdeckung der Quanten Strahlungsgesetz für Schwarze Körper (Messung: Pringsheim, Lummer - PTR 1899) Max Plancks Lösung: Abstrahlung in Energiepaketen: E=h hc/ Wirkungsquantum h = kg m/sec (Nobel-Preis 1918)

4 Ahnengalerie der Quantenmechanik Nobel-Preis 1921 Nobel-Preis 1923

5 Elektronen bewegen sich auf Ellipsen um den Atomkern - wie die Erde um die Sonne - Beliebige Energiewerte und Ausdehnungen: Atome in der Klassischen Physik Beobachtet wird aber: Stimmt das ??????

6 Niels Bohr und Alfred Sommerfeld: Wohlgeordnete Quanten-Sprünge in Atomen Bohr/Sommerfeld Atommodell: kreisförmige Elektronen-Bahnen Ausdehnung n c n h diskretes Linienspektrum (Energien)

7 Werner Heisenberg um 1930 Erwin Schrödinger um 1930 Unschärferelation: x p - p x = ih/2 x p h/2 Nobel-Preis 1932 Wellenfunktion: (x,t) Nobel-Preis 1933 Junge Quanten-Genies: für Quantenzustände

8 Durchgang einer Hochfrequenz-Welle (THz) durch einen Schlitz Interferenz an einem Schlitz Photonen (Lichtwellen) haben Wellencharakter

9 Teilchen oder Welle? Interferenz von Lichtwellen (Photonen) am Doppelschlitz Photonen haben Wellen- und Teilcheneigenschaften

10 W 1 + W 2 = W 12 | | 2 = W 12 Quanten-Wellen- mechanik: Interferenz am Doppelspalt Phasen-Kohärenz der Ereignisse Photonen, Elektronen Klassische Physik: Streuung von Billard- kugeln am Doppelschlitz inkohärente Summe der Wahrscheinlichkeiten Quanten-Interferenz und Kohärenz

11 Materiewellen am Doppelschlitz Teilchen sind Wellen! Wellen sind Teilchen! Interferenz von Teilchenstrahlen am Doppelschlitz

12 Quantentheorie und Wahrscheinlichkeit Klassische Physik: W(x,t) 2 Ereignisse: W 12 = W 1 (x 1,t 1 ) + W 2 (x 2,t 2 ) Addition der Wahrscheinlichkeiten Quantenmechanik: W(x,t) = | (x,t)| 2 2 Ereignisse: W 12 = | 1 (x 1,t 1 )+ 2 (x 2,t 2 )| 2 Addition der Zustände Interferenz : W 12 = W 1 + W 2 + I 12 Quantenmechanischer Dualismus: Teilchen sind Wellen und Wellen sind Teilchen E=mc 2 =h --- Materiewellen: c = c/ = h/mc: c (Elektron): 2, m = 0,0024 nm c (Proton):1, m c (Schüler): m

13 Irgendwo und Nirgendwo: Unscharfe Unscharfe Quanten - 2. Teil Wellenfunktion (x,t)= (p 1,x,t) + (p 2,x,t) Wahrscheinlichkeit W(x,t) = | (p 1,x,t) + (p 2,x,t) +..| 2

14 UnschÄrfe Heisenbergs UnschÄrfe | (x,t 0 )| 2 x= x 0 x=2 x 0 x=4 x 0 p= h/2 x 0 p= h/8 x 0 Teilchenort Teilchenimpuls | (p,t 0 )| 2 p= h/4 x 0 x p h/2

15 Freiheit für alle Quanten! Quanten-Tunneleffekt: Quanten durchdringen Wände!

16 Quanten-Strukturen im Atom Bohr Sommerfeld Heisenberg Schrödinger

17 Elektron-Quanten-Wolken im Atom Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Wasserstoff-Atom (H) W(x,y,z)=| (x,y,z)| 2 (Max Born, ~1930) Atome sind Quantensysteme: d(Atom) c (Elektron) Maßeinheit: m=1Ångstrom=1Å

18 Quantenmechanische Atomzustände Animation W(x,y,z,t)=| (x,y,z,t)| 2

19 Das Elektron wurde auf eine kreisförmige Bahn gesetzt, wie sie von der klassischen Physik vorhergesagt würde. Quanten-Ballett im Atom - 1. Akt W(x,y,z,t)=| (x,y,z,t)| 2

20 Streuung eines Elektrons am Atomkern durch Anregung in einem elektrischen Feld. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten in einem Wasserstoff- (re) und einem Natriumatom (li) sind zu sehen: W(x,y,z,t)=| (x,y,z,t)| 2 Quanten-Ballett im Atom - 2. Akt

21 Neutronen-Halos in Atomkernen Neutronen-Halo (Quantennebel) in einem Beryllium-Atomkern (Z=4, N=7, 11 Be) Atomkerne sind Quantensysteme: d(Kern) c (Proton) Maßeinheit: m=1 Femtometer

22 Elektron-Quanten-Energiebänder in einem dotierten Halbleiter (Gallium-dotiertes Si: e B ~ 0.06 eV) Ohne Quantik keine Elektronik! Elektron-Quanten-Energiebänder im Festkörper (Si: Bandlücke e B ~ 0.7 eV)

23 Auf dem Weg zum Quantencomputer Verkleinerung der Speicherbausteine 1975 bis..... Elektronen-Billard Quantengas de Broglie: B = h/mv

24 Experimentelle Quantenpunkte (Quantum Dots) Grösse: 20 nm = m =0, m Quanten- Mechanik Quantencomputer und Nano-Mechanik

25 Quanten-Nano-Mechanik Speichermedien der nächsten Generation: (Polymer-Folien) 1000-fache Kapazität eines CD-ROM mit Tera-Byte = 1000 Giga-Byte Quanten-Schreiben und -Lesen mit dem Rastertunnelmikroskop (Atomic Force Microscope - AFM) G. Binning, H. Rohrer, Nobel-Preis 1986


Herunterladen ppt "Der junge Max Planck (um 1880) Quantenzauber im Mikrokosmos Entdeckung der Quantenmechanik 14. Dezember 1900 E=h."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen