Download Grundlagen der Quantenphysik: Quantenmechanik by Prof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Heber, Prof. Dr. rer. PDF

By Prof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Heber, Prof. Dr. rer. nat. habil. Gerhard Weber (auth.)

Der Titel "Grundlagen der Quantenphysik" charakterisiert den Inhalt des vorliegenden sowie des nachfolgenden Teiles und die von uns verfolgte Absicht sicher nicht deutlich genug. Deshalb magazine es gestattet sein, einige Erläuterungen zu geben. Die "Grundlagen", die wir meinen, sind zweierlei paintings: Sowohl die wichtigsten experimentellen Grundlagen der Quantenphysik als auch die wesentlichsten grundlegenden Begriffsbildungen der zugehörigen Theorie sollen dargestellt werden, wobei das Schwer­ gewicht meist auf der Theorie liegen wird. Dabei ließen wir uns von folgendem Gedankengang leiten: Wie kann guy die teilweise recht abstrakten Begriffsbildungen der Quantentheorie an Hand empirischen fabrics als notwendig oder wenigstens vernünftig erkennen? Dieses Vorhaben ist allerdings praktisch nicht durch­ führbar, wenn guy die historische Entwicklung der Quanten­ physik berücksichtigen will. Wir haben deshalb die Entwicklung der Quantentheorie in der Einleitung kurz skizziert, halten uns aber in den späteren Kapiteln nicht mehr an die historische Reihenfolge. Wir haben versucht, der Entwicklung dieser Disziplin bis in die Gegenwart hinein gerecht zu werden. Dies wird vor allem im TeillI, der die "Quantenfeldtheorie" beinhaltet, deutlich zu erkennen sein. Die Stoffauswahl wurde ganz vom obigen Gesichtspunkt aus getroffen. Die Beispiele wurden im allgemeinen nicht ihrer prak­ tischen Bedeutung wegen aufgenommen, sondern weil guy an ihnen besonders deutlich sieht, wie eine bestimmte Grundgleichung oder Begriffsbildung empirischen Tatsachen angepaßt ist.

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Wellencharakter der Materie 47 § 5. Wellencharakter der Materie l ) a) Elektronen Am einfachsten und überzeugendsten ist der Nachweis des WeIlencharakters der Elektronen. Ihm wollen wir deshalb zuerst unsere Aufmerksamkeit schenken. Wie bei jeder anderen Wellenart besteht der Nachweis der Elektronenwellen in der Erzeugung von Interjerenzerscheinungen mit solchen Wellen. Die ersten Elektronenstrahl"Interjerenzen wurden an Kristallen entdeckt. Im März des Jahres 1927 berichteten Davisson und Germer, daß sie gewisse selektive Reflexionen eines Elektronenstrahles von einigen 100 eV an den Oberflächen eines NickelEinkristalles nachgewiesen hätten.

Wenn man einen Gasstrahl auf eine noch so gut polierte Fläche auffallen läßt. erhält man i. allg. keineswegs einen definierten reflektierten Strahl. Vielmehr werden die Gasteilchen meist mit vollkommen unregelmäßigen Richtungen von der Fläche zurückkehren. was darauf beruht. daß sie kurzzeitig an der Oberfläche adsorbiert waren. Man könnte diesen Prozeß "inkohärente Streuung" nennen. Er tritt i. allg. um so häufiger auf. je schwerer die Gasteilchen sind; diese neigen dann mehr zur Adsorption. (Das ist der oben angekündigte zweite Grund dafür.

Dieses Ergebnis ist anschaulich nicht zu verstehen, da sich eben Wellennatur und Teilchennatur des Lichtes in einem anschaulichen, einheitlichen Bild nicht vereinigenlassen. Daß man in den beiden Grenzfällen niedriger bzw. hoher Frequenzen mit der Wellenauffassung bzw. mit der Teilchenauffassung allein arbeiten kann, ohne eine grobe Vernachlässigung zu begehen, ist aus diesen Betrachtungen der Energieschwankungen ebenfalls wieder gut erkennbar. Einmal ist N. klein und N l' groß, so daß das Wellen bild Geltung besitzt, und im zweiten' Fall ist N.

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