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

6 R. GROSS Kapitel 1: Einführung in die Quantenphysikm = ¯hωc 2 . (1.1.6)Mit p = mv und v = c ergibt sich für den Impuls des Photonsp = ¯hω c ĉ = ¯h 2π λĉ = ¯hk . (1.1.7)Es sei hier angemerkt, dass dieser Gedanke Einsteins wissenschaftlich äußerst revolutionär war und zuerstvon vielen Physikern strikt abgelehnt wurde. 5 Die Anwendung des relativistischen Energie- undImpulssatzes auf die Streuung eines Photons mit der Energie E = ¯hω und Impuls p = ¯hk an einemschwach gebundenen Elektron des Streumaterials liefert den bereits im Rahmen von Physik III besprochenenCompton-Effekt.Komplementarität von Wellen- und TeilcheneigenschaftenWir haben bereits bei der Diskussion von Quantenphänomenen im Rahmen von Physik III gesehen, dassdie Frage, ob nun die Auffassung von Huygens und Fresnel über das Licht (Wellenhypothese) oderdiejenige von Einstein (Photonenhypothese) richtig ist, falsch formuliert ist. Vielmehr ist festzuhalten,dass mit beiden Modellvorstellungen verschiedenen Eigenschaften des physikalischen Objektes Lichtbeschrieben werden. Licht zeigt Wellen- und Teilchencharakter je nach Art der Experimente, die manmit ihm durchführt. Widersprüche treten nur dann auf, wenn man Licht sowohl mit einer klassischenWelle als auch mit einem klassischen Teilchen identifiziert, da man dann die teilweise widersprüchlichenAussagen dieser beiden Modelle auf das Licht überträgt. Nach Bohr bezeichnet man die Eigenschaften,die sich gegenseitig ausschließen, als komplementär. 6Zusammenfassend können wir folgenden Sachverhalt nochmals betonen:Licht ist weder Welle noch Teilchen. Es ist ein physikalisches Objekt, für das uns dieklassischen Vorstellungen fehlen.1.1.2 Dualismus der MaterieDie Eigenschaften des Lichtes und der elektromagnetischen Wellen sind weder allein durch ein klassischesWellen- noch allein durch ein Teilchenmodell vollständig zu erfassen. Diese Schlussfolgerungtrifft auch auf alle physikalischen Objekte mit einer von Null verschiedenen Ruhemasse zu, also z.B. aufElektronen, Neutronen, Atome oder Moleküle.5 So schrieb z.B. Max Planck am 3. Juli 1913 in seinem Gutachten zur Aufnahme von A. Einstein in die Preußische Akademieder Wissenschaften u.a.: “....., dass er in seinen Spekulationen gelegentlich auch einmal über das Ziel hinausgeschossen seinmag, wie zum Beispiel in seiner Hypothese der Lichtquanten, wird man ihm nicht allzusehr anrechnen dürfen. Denn ohneRisiko zu wagen, lässt sich auch in der exaktesten Wissenschaft keine wirkliche Neuerung einführen. ...”1921 erhielt Einsteinfür diese Erkenntnis den Nobelpreis für Physik.6 Komplementaritätsprinzip, formuliert von Niels Bohr im Jahr 1927.c○Walther-Meißner-Institut