Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 3.2 PHYSIK IV 89Niels Hendrick Bohr (1885 - 1962) – Nobelpreis für Physik 1922:Niels Hendrik Bohr wurde am 7. Oktober 1885 in Kopenhagen geboren.Er studierte ab 1903 an der Universität Kopenhagen, wo er 1909 diplomierteund 1911 promoviert wurde. Im Anschluss ging er an das CavendishLaboratory in Cambridge, um bei Joseph Thomson Kernphysik zustudieren. Doch bereits im März 1912 begab er sich an die UniversitätManchester, um mit Ernest Rutherford zusammenzuarbeiten. Hier erarbeiteteer die theoretischen Grundlagen für das Bohr’sche-Atommodell.1913 wurde er Dozent an der Universität Kopenhagen. In diesem Jahr erschienauch seine epochemachende Arbeit ”Die Elektronenbahnen innerhalbdes Atoms” mit der er die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichenWelt erregte. Das damit geschaffene Atommodell war richtungsweisendfür die ganze weitere Entwicklung der Atomphysik. Von 1914 bis 1916war er auf Einladung Rutherfords wieder in Manchester, danach ging erals Professor nach Kopenhagen zurück. 1918 stellt er das Bohr’sche Korrespondenzprinzipauf, welches besagt, dass die Quantenmechanik imGrenzfall klassisch-mechanischen Prinzipien entspricht. 1920 wird ihmdas Institut für theoretische Physik in Kopenhagen eingerichtet, dem erzeitlebens als Direktor vorstand. 1921 entwickelt Bohr das “Aufbauprinzip”und liefert damit eine theoretische Erklärung der chemischen Elemente.Die äußeren Schalen der ring- bzw. schalenförmig angeordneten Elektronen bestimmen die chemischen Eigenschaftendes Atoms. 1922 erhielt er für seine Forschungen über die Feinstruktur der Atome den Nobelpreis fürPhysik. Er beschäftigte sich mit der Messbarkeit der elektrodynamischen Feldgrößen, mit Fragen der Kernphysikund entwickelte unter anderem das so genannte Tröpfchenmodell des Kerns sowie eine Theorie zur Kernspaltung.1943 musste Bohr, da er jüdische Vorfahren hatte, vor den Nazis nach Schweden fliehen. Von dort wurde er vombritischen Geheimdienst in die USA geholt, um unter dem Decknamen Nicholas Baker am “Manhattan-Projekt” inLos Alamos an der Entwicklung und Herstellung der Atombombe mitzuarbeiten. Nach Kriegsende kehrte er 1945nach Kopenhagen zurück und nahm aktiv an der Gründung des Europäischen Zentrums für Kernforschung, CERN(Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire), in Genf teil. Mitte Juni 1950 trat Bohr mit einem offenen Briefan die Vereinten Nationen an die Öffentlichkeit. Er forderte darin einen freien Austausch aller wissenschaftlichenInformationen zwischen den Völkern, damit die aus den wissenschaftlichen Erkenntnissen gleichzeitig auftauchendentödlichen Gefahren für die Zivilisation überwunden würden. 1957 erhielt Bohr für seine Engagement für einefriedliche Atompolitik den “U.S. Atoms for Peace Award”.Niels Bohr starb am 18. November 1962 in Kopenhagen.gegeben sein sollen. Hierbei istλ = 2π k= h p = hm e v(3.2.4)die de Broglie Wellenlänge des Elektrons. Die von Bohr postulierte Quantisierungsbedingung besagt,dass nur solche Bahnen erlaubt sind, für die die Umlaufbahn ein Vielfaches der de Broglie Wellenlängeλ ist. Da λ ihrerseits von n abhängt, hat dieses Problem nur einen diskreten Satz selbstkonsistenterLösungen. Dieser Sachverhalt ist grafisch in Abb. 3.4 veranschaulicht.Wir können die Bedingung (3.2.3) auch in der FormL n = m e vr n = m ev¯h ¯hr n = h λ r n = h n = n¯h n = 1,2,3,... (3.2.5)2πschreiben. Wir sehen dadurch, dass sich die Bohrsche Quantisierung auf den Bahndrehimpuls des ElektronsL n = m e r n v bezieht, der nur diskrete Werte annehmen darf (Bohr-Sommerfeldsche Quantisierung2003