close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

1.1. Was klassische Mechanik nicht erklären konnte... - Institut für

EinbettenHerunterladen
PC II: Atombau und chemische Bindung
PD Dr. Leticia González, WS 05/06
Institut für Chemie und Biochemie
1. Quantentheorie:
Einführung und Grundlagen
Bemerkung: Dies ist kein Skript!
Links:
http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/HistTopics/The_Quantum_age_begins.html
http://www.egglescliffe.org.uk/physics/astronomy/blackbody/bbody.html
http://www.oup.com/uk/booksites/content/0198792859/resources/illustrations/part2/ch11
Literatur:
Atkins, “Physical Chemistry”, Oxford, UP.
Hakel&Wolf “Physics of Atoms and Quanta”, Springer.
Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Wiley.
1
1.1. Was klassische Mechanik nicht
erklären konnte...
i) Die Strahlung schwarzer Körper
5000 K
2
1
Black body radiation curves showing peak wavelengths at various temperatures
3
Comparison of Experimental black body data and Rayleigh-Jeans Law
4
2
ii) Der photoelektrische Effekt (1902)
Experimentelle
Beobachtungen
• Kinetische Energie des
emittierten Elektrons
unabhängig von Intensität,
aber lineare Funktion der
Lichtfrequenz ν
• Kein emittiertes Elektron
unterhalb einer bestimmten,
vom Material abhängigen
Grenzfrequenz νο
Klassische Erwartungen
• Licht ist ein oszillierendes
elektrisches Feld mit
Intensität quadratisch
abhängig vom Feld, also
Kinetische Energie
abhängig von der
Intensität
• Photoelektrischer Effekt
möglich mit jeder
Frequenz
5
Einstein(1905)
Lichtquanten (Photonen) als Teilchen
mit Energie E=hν
Erhaltung der Energie:
1
mv 2 = hν − Φ
2
6
3
iii) Der Compton-Effekt (1922)
Läßt man Röngenstrahlung
auf locker gebundene
Elektronen
Festkörper fallen, beobachtet
man ausstretende
Lichtstreung
7
1.2. Welle-Teilchen Dualismus
Was sind Wellen?
• Eine Welle ist eine räumlich und zeitlich periodische
Änderung eines Systemzustandes
• Mathematische Formulierung:
⎛ ⎛x
⎞⎞
a( x, t ) = a 0 cos(kx − ωt ) = a 0 cos⎜⎜ 2π⎜ − νt ⎟ ⎟⎟
⎠⎠
⎝ ⎝λ
–
–
–
–
–
Amplitude ao
Wellenzahl k=2π/λ
Kreisfrequenz ω=2πν
Wellenlänge λ=c/ν
Lichtgeschwindigkeit c
8
4
Thomas Young Experiment (1803)
Thomas Young's experiment with two narrow slits inserted between the light
source (here a laser) and the detector (here a screen). Waves emerging from one
slit are superimposed on waves from the other slit, producing the observed
interference pattern with alternate dark and bright lines on the screen.
Quelle:http://nobelprize.org/physics/articles/ekspong/
9
Welle-Teilchen Dualismus
10
5
Der Wellencharakter von Teilchen
• de-Broglie-Beziehung (1924)
h
h
λ= =
p mc
h= Plancksche Konstante
= 6.6256 x 10-34 Js
Beziehung zwischen dem Impuls als
korpuskularer Größe und der Wellenlänge
als einer Wellengröße.
11
Das DavissonGermer
Experiment
(1927)
Beugung von Elektronen!
Beugung ist aber eine Eigenschaft von Wellen, Konsequenz
von Interferenzen zwischen Maxima und Minima
verschiedener Wellen (konstruktive oder destruktive
Effekte).
G.P. Thompson: gleiches Exp. mit anderen Metallen
12
6
Single-Elektron Interferenz (1974)
A series of images filmed directly from a TV monitor as the electron current density is
increased (a-f): the integration time remains constant at 0.04 seconds.
As there is only one electron in the apparatus at a given time, the figures show
how an interference pattern can be built up from single-electron events.
13
Quelle: http://physicsweb.org/articles/world/15/9/1/1/bologna%2Dimage
Teilchen
oder
Wellen?
Beides!
Mlynek, 1997
Quelle: Haken&Wolf
“The Physic of Atoms and Quanta”
14
7
Wellen Superposition
15
H Spektrum
16
8
Document
Kategorie
Gesundheitswesen
Seitenansichten
5
Dateigröße
1 049 KB
Tags
1/--Seiten
melden