Kann man Atome sehen???? .2 Licht von (einzelnen) Atomen (Falle) .3 Spuren von Atomen (Nebelkammer) .4 Abtasten (Rastertunnelmikroskop) Isotopie und Massenbestimmung Kernstruktur des Atoms Das Photon Welle und Teilchen Huygens: (19. Jahrh.) Licht ist eine Welle Newton: (18. Jahrh.) Licht sind kleine Teilchen
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3: Kann man Atome sehen???? 3.2 Licht von (einzelnen) Atomen (Falle) 3.3 Spuren von Atomen (Nebelkammer) 3.4 Abtasten (Rastertunnelmikroskop) 4. Isotopie.
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3: Kann man Atome sehen????3.2 Licht von (einzelnen) Atomen (Falle)3.3 Spuren von Atomen (Nebelkammer)3.4 Abtasten (Rastertunnelmikroskop)
4. Isotopie und Massenbestimmung5. Kernstruktur des Atoms
6. Das Photon Welle und Teilchen
Huygens: (19. Jahrh.)Licht ist eine Welle
Newton: (18. Jahrh.)Licht sind kleine Teilchen
Newton: Teilchen
Reflektion: Einfallswinkel=Ausfallwinkel
ABER: Wellen werden auch reflektiert! (Stehende Welle)
Newton: Teilchen
Newton: Brechungdurch Kraft an der Oberfläche
ABER: Wellen können unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeithaben
Huygens: Welle
Huygensches Prinzip:Jede Welle zerlegbar in Überlagerung von Kugelwellen
Huygens: Welle
Interferenz und Beugungz.B. Thomas YoungDoppelspalt (1801)
z.B. Interferenz an dünnen Schichten:
Huygens: Welle
1885 Maxwell Gleichungen
1887 Heinrich Hertz: Elektromagnetische Wellen kann man durch Ladungsbewegung aussenden durch Antenne Auffangen
FunkenentladungSender
Empfänger Antenne
InduzierteEntladung
Maxwell & Hertz
Sieg des Wellenbildes?
3: Kann man Atome sehen????3.2 Licht von (einzelnen) Atomen (Falle)3.3 Spuren von Atomen (Nebelkammer)3.4 Abtasten (Rastertunnelmikroskop)
4. Isotopie und Massenbestimmung5. Kernstruktur des Atoms
6. Das Photon Welle und Teilchen6.1. Der photoelektrische Effekt
14. Dezember 1900Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin
"Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum„Von Max Planck
Die Geburtsstunde der Quantenmechanik
"Kurz zusammengefasst kann ich die ganze Tat als einen Akt der Verzweiflung bezeichnen. Denn von Natur bin ich friedlich und bedenklichen Abenteuern abgeneigt."
Planck:black body radiation:
quantized oscillators in the walls: Eresonator = nh
Einstein:radiation itself is quantized
Ephoton = h
“Summing up, we may say that there is hardly one among the great problems,
in which modern physics is so rich,
to which Einstein has not made an important contribution.
That he may have sometimes missed the target in his speculations,
as, for example, in his hypothesis of light quanta (photons),
cannot really be held too much against him, for it is not possible to introduce
fundamentally new ideas, even in the most exact science,
without occasionally taking a risk.”
Max Planck praising Einstein in 1914
3: Kann man Atome sehen????3.2 Licht von (einzelnen) Atomen (Falle)3.3 Spuren von Atomen (Nebelkammer)3.4 Abtasten (Rastertunnelmikroskop)
4. Isotopie und Massenbestimmung5. Kernstruktur des Atoms
6. Das Photon Welle und Teilchen6.1. Der photoelektrische Effekt6.2. Hohlraumstrahlung6.3. Compton Effekt
Bragg Bedingung für konstruktive Interferenz: 2d sin() = m *
Ablenkwinkel
Ursprüngliche Energie
NiederenergetischereStrahlungwinkelabhängig
E=hp=h/c
-’= = h/m0c (1-cos()
“Comptonwellenlänge”
Impuls & Energieerhaltung
Elektron in Ruhe
E‘=h’
It was in 1924 that I came across the theoretical paper by Bohr, Kramers, and Slater, which had just been published and which suggested a possible interpretation of the wave-particle dualism in the accepted description of the properties of light. This must be understood to mean the experimental fact that light of all wavelengths behaves as a wave process (interference) with pure propagation, but behaves as particles (light quanta: photo-effect, Compton effect) on conversion into other types of energy. The new idea consisted in denying strict validity to the energy-impulse law. In the individual or elementary process, so long as only a single act of emission was involved, the laws of conservation were held to be statistically satisfied only, to become valid for a macroscopic totality of a very large number of elementary processes only, so that there was no conflict with the available empirical evidence. It was immediately obvious that this question would have to be decided experimentally, before definite progress could be made.
1924 Bohr/Kramers/Slater statistische Deutung der Erhaltungssätze
In this way we succeeded after a few failures to establish the accuracy of any temporal "coincidence" between the two pointer readings as being 10-4 sec. Film consumption however was so enormous that our laboratory with the film strips strung up for drying sometimes resembled an industrial laundry.
different slit width (Slit1)
E=hp=h/c
-’= = h/m0c (1-cos()
Elektron in Ruhe
E‘=h’
Die Impulsverteilungder Elektronen im Atom
heißt bis heute“Comptonprofil”
Eigenschaften des Photons
•Energie: E = h •Impuls p=h/c•Masse m=E/c2 = h /c2
•Ruhemasse m0=0•Drehimpuls sph=h
Comptonstreuung
Rotverschiebungwenn gegen Gravitation
Eigenschaften des Photons
•Energie: E = h •Impuls p=h/c•Masse m=E/c2 = h /c2
•Ruhemasse m0=0•Drehimpuls sph=h
zirkularpolarisiertes Licht
Photonendrehimpuls +- h
linear polarisiertes Licht
Drehimpuls gleichwahrscheinlichin oder gegen Ausbreitungsrichtung
Fragen:•Wenn nur 1 Teilchen unterwegs ist, was interferiert da?•Zurückverfolgen der Photonen: durch welchen Schlitz?•Wie kommen die Photonen in den Schatten?•Impulserhaltung: wo kommt der Tranversalimpuls her?