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

Abschnitt 1.2 PHYSIK IV 15Werner Heisenberg (1901 -1976), Nobelpreis für Physik 1932:Werner Heisenberg wurde am 5. Dezember 1901 in Würzburg geboren. Erwar der Sohn von Dr. August Heisenberg und seiner Frau Annie Wecklein.Sein Vater wurde später Professor für Griechische Sprachen an der UniversitätMünchen.Heisenberg ging bis 1920 in München zur Schule und begann dann an derLudwig-Maximilians Universität München bei Sommerfeld, Wien, Pringsheim,und Rosenthal zu studieren. Im Winter 1922-1923 ging er nach Göttingen, umbei Max Born, Franck, und Hilbert Physik zu studieren. 1923 promovierte er ander Universität München und wurde dann Assistent bei Max Born an der UniversitätGöttingen, wo er 1924 die Lehrbefugnis erhielt. Von 1924 bis 1925 arbeiteteer mit Niels Bohr an der Universität Kopenhagen, von wo er im Sommer1925 nach Göttingen zurückkehrte. 1926 wurde er im Alter von 26 zum Professorfür Theoretische Physik an der Universität Leipzig ernannt. 1941 wurde erdann Professor für Physik an der Universität Berlin und Direktor des dortigenKaiser-Wilhelm-Instituts für Physik.Nach dem 2. Weltkrieg reorganisierte Heisenberg mit einigen Kollegen das Institutfür Physik in Göttingen, das dann in Max-Planck-Institut für Physik umbenanntwurde. 1955 war Heisenberg mit dem Umzug des Max-Planck-Institutsfür Physik nach München beschäftigt. Immer noch Direktor diesen Institutsging er mit ihm mach München und wurde dort im Jahr 1958 zum Professor für Physik an der Universität Münchenernannt. Sein Institut wurde dann in Max-Planck-Institut für Physik und Astrophysik umbenannt.Heisenberg’s Name wird immer mit seiner Theorie zur Quantenmechanik, die er 1925 im Alter von 23 Jahren publizierte,verbunden bleiben. Für diese Theorie erhielt er 1932 den Nobelpreis für Physik. Später formulierte Heisenbergdie nach ihm benannte Unschärferelation. Nach 1957 beschäftigte sich Heisenberg hauptsächlich mit Problemen derPlasmaphysik.Als er 1953 Präsident der Alexander von Humboldt Stiftung wurde, setzte er sich sehr für Weiterentwicklung dieserStiftung ein. Eines seiner Hobbies war klassische Musik: Er war ein sehr guter Pianist. 1937 heiratete HeisenbergElisabeth Schumacher. Sie hatten sieben Kinder.Werner Heisenberg starb 1976.Man kann zeigen, dass ein Gauss-förmiges Wellenpaket das minimale Produkt ∆p x ∆x hat und sich füralle anderen Amplitudenverteilungen größere Werte ergeben. Wir kommen damit zu einer Aussage, dieerstmals von Werner Heisenberg formuliert wurde und nach ihm Heisenbergsche Unschärferelationgenannt wird:∆x · ∆p x ≥ ¯h . (1.2.21)Die Beziehung besagt, dass das Produkt aus der Unbestimmtheit ∆x der Ortsbestimmung und der Impulsunschärfe∆p x , gegeben durch die Breite der Impulsverteilung der das Wellenpaket aufbauendenTeilwellen, immer größer oder gleich ¯h ist. 12 Entsprechende Unschärferelationen für Ort und Impulsgelten auch für die y- und z-Komponenten.Basierend auf der Heisenbergschen Unschärferelation kann man formal zwischen einer Makrophysikund einer Mikrophysik unterscheiden. Bei ersterer ist die Unschärfe stets so klein, dass sie unterhalbder Messgenauigkeit liegt. Die Heisenbergsche Unschärferelation braucht dann nicht beachtet werden.Ort und Impuls sind gleichzeitig mit großer Exaktheit messbar. In diesem Fall macht es z.B. Sinn, von12 Es sei hier darauf hingewiesen, dass als Breite ∆x einer Gauss-Verteilung oft auch das Intervall zwischen den beidenPunkten gewählt wird, bei denen die Funktion auf 1/e statt auf 1/ √ e ihres Maximalwertes abgesunken ist. In diesem Fallergibt sich ∆x∆p x ≥ 4 √ 2¯h. Wählt man als Breite des Wellenpakets die Nullstellen auf beiden Seiten des zentralen Maximums(siehe Abb. 1.2a), so erhält man ∆x∆p x ≥ h. Man sieht, dass der Zahlenwert für die untere Grenze des Produkts ∆x∆p x vonder genauen Definition der Ortsunschärfe und der entsprechenden Impulsunschärfe abhängt. Abb. 1.3 zeigt, dass eine großeOrtsunschärfe mit einer kleinen Impulsunschärfe und umgekehrt verbunden ist.2003