Das Plancksche Wirkungsquantum und Quantisierung Seminarvortrag am 5. November 2002 Ulrich Brandt

Gliederung 1. Max Plancks Leben 2. Seine Arbeit 3. Entdeckung des Wirkungsquantums und der Strahlungsformel 4. Ausblick aus damaliger Sicht 5. Aktuelles Beispiel & Ausblick

1. Max Plancks Leben 23.4.1858 - 4.10.1947 Sein Steckenpferd: 2. Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie 1889 Professor für theor. Physik in Berlin

2. Seine Arbeit Thermodynamik Über das ganze Spektrum gültiges Strahlungsgesetz Einführung der Naturkonstanten h Strahlungsformel Energiequanten

3. Entstehung der Strahlungs-formel und Entdeckung von h Schwarzer Körper absorbiert das gesamte einfallende Licht Spektrales Emissionsvermögen Spektrales Emissionsvermögen des schwarzen Körpers

Hohlraumstrahlung äquivalent mit der Strahlung des schwarzen Körpers:

Für Gleichgewichtszustand muss gelten: Ist unabhängig vom betrachteten Material!!!

...führen auf Probleme! Wiensche Strahlungsformel: Formel von Rayleigh-Jeans: ...führen auf Probleme!

„...glücklich erratene Interpolationsformel“ „+“ „=“

...fast am Ziel...

Energie ist nicht kontinuierlich, sondern Vielfaches einer Grundeinheit! Energie des Oszillators ist Viel-faches einer Grundeinheit, die proportional zur Frequenz ist!

Resultat: Plancksches Strahlungsgesetz klein: e-Funktion groß, führt auf Wien-Plancksches Gesetz: groß: führt auf Rayleigh- Jeans-Gesetz:

4. Ausblick aus damaliger Sicht „größte Entdeckung seit Newton/ Kopernikus“: h (=6,626...EE-34) Einstein: Lichtquanten 1911 „Krisensitzung“ führender Physiker (Planck: „unverträglicher Zustand“)

5. Aktuelles Beispiel: Gravitationsfelder Gravitationsfeld muss quantenhaften Charakter haben Versuch: Neutronen auf reflektierenden Spiegel „fallen“ lassen -> Realisierung?

Ausblick heute... Hauptherausforderung: Verlängerung der Zeit, in der die Neutronen in gebundenen Zuständen der Gravitation verbringen! Da die Energien sehr klein sind, muss möglichst groß sein!

Literaturangaben That‘s all folks! G.L. Trigg, Experimente der modernen Physik, Vieweg, Braunschweig, 1975 M. Jammer, The Conceptual Development of Quantum Mechanics, McGraw Hill, 1966 A. Hermann, Max Planck in Selbstzeugnissen und Bilddokumenten, Rohwolt, Hamburg, 1973 V.V. Nesvizhevsky et al., Nature 415 (2002) 297 That‘s all folks!