Quantenoptik - Walko.de
Quantenoptik - Walko.de
Quantenoptik - Walko.de
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
16.10.2010<br />
Vergleich Elektron - Photon<br />
Elektron<br />
• m 0 = 9,11*10 -31 kg<br />
• negativ gela<strong>de</strong>n<br />
Photon<br />
• m 0 = 0<br />
• elektrisch neutral<br />
• Welle-Teilchen-Dualismus ähnliche Ergebnisse beim<br />
Doppelspaltexperiment, allerdings an<strong>de</strong>re Abstän<strong>de</strong>, da<br />
unterschiedliche Wellenlänge<br />
• Durch Photonen können Elektronen aus einem Metall<br />
herausgelöst wer<strong>de</strong>n (äußerer lichtelektrischer Effekt).<br />
• In Halbleitern können durch Lichteinwirkung (Photonen)<br />
Elektronen vom Valenz- in das Leitungsband gehoben<br />
wer<strong>de</strong>n Verbesserung <strong>de</strong>r Leitfähigkeit<br />
Licht- und Elektronenmikroskop<br />
Lichtmikroskop:<br />
• Es können nur Objekte ab einer Größe sichtbar gemacht<br />
wer<strong>de</strong>n, die <strong>de</strong>r Wellenlänge <strong>de</strong>s sichtbaren Lichts<br />
entsprechen (7,8·10 -7 m … 3,9 ·10 -7 m)<br />
Elektronenmikroskop:<br />
• <strong>de</strong>-Broglie-Wellenlänge:<br />
• z. B. Elektron mit v = 10 6 m/s<br />
<br />
h<br />
<br />
p<br />
h<br />
m<br />
v<br />
34<br />
h 6,63 10<br />
Js<br />
10<br />
<br />
7,3 10<br />
m<br />
m v<br />
31<br />
6 m<br />
9,1110<br />
kg 10<br />
s<br />
• im Prinzip gleiche Funktionsweise wie beim<br />
Lichtmikroskop; Bün<strong>de</strong>lung <strong>de</strong>s Elektronenstrahls wird<br />
durch Ablenkplatten o<strong>de</strong>r Spulen erreicht<br />
19<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
20<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
Heisenberg‘sche Unschärferelation<br />
• Die Beschreibung <strong>de</strong>s Auftreffpunktes eines Quants auf<br />
<strong>de</strong>m Schirm ist nur mittels Wahrscheinlichkeitsrechnung<br />
möglich.<br />
• Heisenbergsche Unschärferelation: Ort und Impuls eines<br />
Mikroobjektes können gleichzeitig nur mit <strong>de</strong>n<br />
Unschärfen Δx und Δp angegeben wer<strong>de</strong>n.<br />
Je genauer <strong>de</strong>r Ort bestimmt wer<strong>de</strong>n soll, <strong>de</strong>sto<br />
ungenauer wird die Aussage über <strong>de</strong>n Impuls<br />
(Geschwindigkeit)<br />
h<br />
x<br />
p<br />
h<br />
<br />
• Die Messung <strong>de</strong>r Position eines Quantenobjektes ist<br />
zwangsläufig mit einer Störung seines Impulses<br />
verbun<strong>de</strong>n, und umgekehrt.<br />
Wahrscheinlichkeitsfunktion<br />
• In <strong>de</strong>r Quantenmechanik müssen vielfach<br />
Wahrscheinlichkeitsaussagen getroffen wer<strong>de</strong>n<br />
• Bornsche Regel: Wahrscheinlichkeit kann für<br />
unterschiedliche Eigenwerte einer bestimmten<br />
Observablen (Messgröße) berechnet wer<strong>de</strong>n<br />
• eine Aussage über <strong>de</strong>n genauen Aufenthaltsort <strong>de</strong>s<br />
Teilchens ist nicht möglich<br />
• Wahrscheinlichkeitsdichte, dass ein Quantenobjekt am<br />
2<br />
Ort r zur Zeit t anzutreffen ist: (r,t)<br />
• Schrödingergleichung:<br />
21<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
22<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
Kopenhagener Deutung<br />
• Interpretation <strong>de</strong>r Quantenmechanik<br />
• um 1927 von Niels Bohr und Werner Heisenberg<br />
formuliert und basiert auf <strong>de</strong>r Bornschen<br />
Wahrscheinlichkeitsinterpretation <strong>de</strong>r Wellenfunktion<br />
• Teilchen befin<strong>de</strong>t sich nicht an einem bestimmten Ort,<br />
son<strong>de</strong>rn gleichzeitig g an allen Orten, an <strong>de</strong>nen die<br />
Wellenfunktion nicht Null ist.<br />
• Erst im Moment einer Ortsmessung bricht die<br />
Wellenfunktion zusammen (Kollaps) und es entsteht ein<br />
Teilchen an einer bestimmten Stelle.<br />
• Schrödingers Katze<br />
Zitate<br />
„Ich mag sie nicht, und es tut mir leid, jemals etwas damit<br />
zu tun gehabt zu haben.“ – Erwin Schrödinger<br />
„Ich kann mir nicht vorstellen, dass <strong>de</strong>r Liebe Gott mit<br />
Würfeln spielt!“ – Albert Einstein<br />
„I think it is safe to say that no one un<strong>de</strong>rstands quantum<br />
mechanics.“ – Richard Feynmann<br />
„I am still confused, but on a higher level.“ – Enrico Fermi<br />
Vi<strong>de</strong>o: Quantenphysik Teil 1 (9:05) und Teil 2 (8:56) Teil 3 (Verschränkung (7:10)<br />
Bild: http://<strong>de</strong>.wikipedia.org/wiki/Schrödingers_Katze<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
Witz<br />
24<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak 2010<br />
4
Change language