Experimentalphysik III (Atomphysik)

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

1.7. Wie groß sind Atome? 19 Verteilung der freien Weglängen zwischen zwei Stößen an. Die mittlere freie Weglänge λ ist dann der Mittelwert. ∞� z(x)xdx 0 λ = ∞� = z(x) dx 1 1 = σn 4πr2n mit z(x) =z0 · e−nσx . 0 Es ist der Wert, bei dem z0 auf z0 e abgesunken ist. Berücksichtigt man noch, daß sich die gestoßenen Teilchen bewegen, ergibt sich folgende Beziehung: (ohne Herleitung) λ = 1 4π √ 2r 2 n . Die mittlere freie Weglänge λ ist nicht direkt meßbar. Sie geht aber in eine Reihe makroskopisch 2 meßbarer Größen ein ( Transportgrößen“ D, η, λ ” Wl ). Als Beispiel soll die Zähigkeit betrachtet werden: η = nvmλ ϱvλ = 3 3 = n√kTm √ 8 3 √ 2πm4πr2n = √ RT M √ 6πNA πr2 mit M = Molmasse. Ist NA bekannt, so ist r bestimmbar. Eine weitere Möglichkeit der Radienbestimmung bildet die Messung des Kovolumens der van der Waals–Gleichung: � p + a V2 � (V −b) =R · T mit b =4 4π 3 r3 N A . Wiederum folgt aus der Kenntnis von N A der Radius r. Bestimmt man η und b des gleichen Gases, so läßt sich r eliminieren und man kann N A bestimmen: N A = � 2 3 √ π � 5 (RT M) 3 2 Eine Messung an Argon, M = 39.94 g, bei T = 20 ◦ C ergibt: η = 221.710 −6 Poise, b = 32.19cm 3 /mol und somit: N A =6.35 · 10 23 /mol. Der Wert aber ist zu hoch. Außerdem zeigt sich, daß die r–Werte von der Temperatur abhängen: Steigt die Temperatur T ,d.h.E kin ,soist der Radius r kleiner. Das bedeutet, daß die Vorstellung, Atome als starre Kugeln zu betrachten, falsch ist. Die genauesten r–Werte erhält man aus der Röntgenbeugung an Kristallen: Der Netzebenenabstand mißt den Gleichgewichtsabstand der Atome im Gitter. Aus der Zähigkeit mißt man den Atomabstand bei thermischer Bewegung. Kovolumen setzt elastische Kugeln voraus. Umgekehrt zeigen Beispiele eine erste Anwendung des Konzeptes, makroskopische (Material)– Größen aus atomaren Größen abzuleiten. 1.7 Wie groß sind Atome? b 2 η 3 Wie groß sind Atome nun wirklich? Kann man sie sehen? 2 λWl: Wärmeleitung .
20 Kapitel 1. Größe und Masse von Atomen Die erste Frage läßt sich nur ungenau beantworten: Atome haben keinen definierten Rand“. ” Man kann nur ihre Elektronendichteverteilung messen. Das gelingt auch mit der Röntgenbeugungsmethode an Kristallen, indem man die Analysen der Röntgenbeugungsaufnahmen entsprechend verfeinert. Heute macht man entsprechende Analysen mit Elektronenstrahlen. Kann man Atome sehen? Jein! Die Auflösung von Mikroskopen beträgt d = λ n sin α ,wobein der Brechungsindex ist. Beim Feldelektronenmikroskop von E.W. Müller sind Barium–Atome als einzelne, helle Punkte erkennbar. Man kann sie ” sehen“, also ihre Existenz wahrnehmen, jedoch nicht ihre Struktur. Wahrnehmen kann man sie auch in Form von Ionen: im Zählrohr, auf dem Fluoreszenzschirm (Rutherford) oder mit dem Szintillationszähler und Multiplier.
Seite 1 und 2: Experimentalphysik III (Atomphysik)
Seite 4 und 5: Vorwort Das vorliegende Skript zur
Seite 6 und 7: Inhaltsverzeichnis 1 1 1 1 1 1 1 Gr
Seite 8 und 9: Inhaltsverzeichnis vii 1 1 1 1 1 1
Seite 10 und 11: Kapitel 1 Größe und Masse von Ato
Seite 12 und 13: 1.2. Bestimmung von N A aus der kin
Seite 18 und 19: 1.3. Bestimmung von N A aus Elektro
Seite 20 und 21: 1.4. Bestimmung von N A aus Röntge
Seite 22 und 23: 1.4. Bestimmung von N A aus Röntge
Seite 24 und 25: 1.5. Größe der Atome aus Streuque
Seite 26 und 27: 1.5. Größe der Atome aus Streuque
Seite 30 und 31: Kapitel 2 Atomistik der elektrische
Seite 32 und 33: 2.2. Massenspektroskopie 23 Wassers
Seite 34 und 35: 2.3. Spezifische Ladung e/m von Ele
Seite 36 und 37: 2.3. Spezifische Ladung e/m von Ele
Seite 38 und 39: 2.4. Elektromagnetische Masse m e =
Seite 40 und 41: 2.4. Elektromagnetische Masse m e =
Seite 42 und 43: 3.1. Maxwell-Gleichungen und elektr
Seite 44 und 45: 3.1. Maxwell-Gleichungen und elektr
Seite 46 und 47: ∗ 3.2. Die Erregung elektromagnet
Seite 48 und 49: ∗ 3.2. Die Erregung elektromagnet
Seite 50 und 51: 3.3. Dipolstrahlung 41 Prad (t) = 2
Seite 52 und 53: 3.3. Dipolstrahlung 43 �z θ θ
Seite 54 und 55: 3.3. Dipolstrahlung 45 am Ursprung,
Seite 56 und 57: 3.4. Spektroskopische Ergebnisse 47
Seite 62 und 63: 3.5. Thomsonsches Atommodell, Atome
Seite 64 und 65: 3.6. Wechselwirkung von Licht mit M
Seite 74 und 75: 3.7. Impuls und Drehimpulstransport
Seite 76 und 77: 3.7. Impuls und Drehimpulstransport
Seite 78 und 79:
4.1. Strahlung des Schwarzen Körpe
Seite 80 und 81:
4.1. Strahlung des Schwarzen Körpe
Seite 82 und 83:
4.2. Strahlungsformeln, Plancksche
Seite 84 und 85:
4.3. Quantisierung des Strahlungsfe
Seite 86 und 87:
4.3. Quantisierung des Strahlungsfe
Seite 88 und 89:
4.4. Photoeffekt, Röntgenbremsstra
Seite 90 und 91:
4.4. Photoeffekt, Röntgenbremsstra
Seite 92 und 93:
∗ 4.5. Dualismus Welle — Teilch
Seite 94 und 95:
∗ 4.5. Dualismus Welle — Teilch
Seite 96 und 97:
5.1. Rutherfordsches Atommodell, Ru
Seite 98 und 99:
5.2. Das Bohrsche Wasserstoff-Atom,
Seite 100 und 101:
5.2. Das Bohrsche Wasserstoff-Atom,
Seite 102 und 103:
5.3. Bohrsches Korrespondenzprinzip
Seite 104 und 105:
5.4. Ellipsenbahnen nach Sommerfeld
Seite 106 und 107:
5.6. Aufhebung der l-Entartung bei
Seite 108 und 109:
5.6. Aufhebung der l-Entartung bei
Seite 110 und 111:
5.7. Röntgenspektren, Auger-Effekt
Seite 112 und 113:
5.8. Anregung von Atomen durch Elek
Seite 114 und 115:
5.8. Anregung von Atomen durch Elek
Seite 116 und 117:
∗ 5.9. Energieverlust schneller I
Seite 118 und 119:
Kapitel 6 Atomare magnetische Momen
Seite 120 und 121:
6.1. Magnetisches Dipolmoment, gyro
Seite 122 und 123:
6.3. Richtungsquantisierung des Bah
Seite 124 und 125:
6.3. Richtungsquantisierung des Bah
Seite 126 und 127:
6.4. Stern-Gerlach-Experiment, Spin
Seite 128 und 129:
6.5. Spin-Bahn-Kopplung des Einelek
Seite 130 und 131:
6.5. Spin-Bahn-Kopplung des Einelek
Seite 132 und 133:
6.6. Zusammenfassung der Ergebnisse
Seite 134 und 135:
6.6. Zusammenfassung der Ergebnisse
Seite 136 und 137:
6.7. Feinstruktur der Alkali-Spektr
Seite 138 und 139:
6.8. Feinstruktur der Röntgenemiss
Seite 140 und 141:
∗ 6.9. Spin-Bahn-Kopplung bei Str
Seite 142 und 143:
6.11. Überblick über die Quantenz
Seite 144 und 145:
7.1. Dualismus Welle-Teilchen, de B
Seite 146 und 147:
7.1. Dualismus Welle-Teilchen, de B
Seite 148 und 149:
7.2. Wellenpakete, Dispersion, Unsc
Seite 150 und 151:
Seite 152 und 153:
Seite 154 und 155:
7.4. Zeitunabhängige Schrödingerg
Seite 156 und 157:
7.5. Beispiele 147 Wegen der Randbe
Seite 158 und 159:
7.5. Beispiele 149 1. diskrete Ener
Seite 160 und 161:
7.5. Beispiele 151 mit den Abkürzu
Seite 162 und 163:
7.5. Beispiele 153 Abb. 7.18: Poten
Seite 164 und 165:
7.5. Beispiele 155 Dann läßt sich
Seite 166 und 167:
7.5. Beispiele 157 Abb. 7.21: Quadr
Seite 168 und 169:
7.5. Beispiele 159 Die Wellenfunkti
Seite 170 und 171:
Kapitel 8 Quantenmechanische Operat
Seite 172 und 173:
8.1. Quantenmechanische Operatoren,
Seite 174 und 175:
8.1. Quantenmechanische Operatoren,
Seite 176 und 177:
8.2. Der Drehimpulsoperator 167 Fü
Seite 178 und 179:
8.3. Spinoperator, Spin-Bahn-Kopplu
Seite 180 und 181:
8.4. Zeitabhängige Schrödingergle
Seite 182 und 183:
8.5. Erhaltungssätze in der Quante
Seite 184 und 185:
Kapitel 9 Mehrelektronensysteme 9.1
Seite 186 und 187:
9.1. Ununterscheidbarkeit der Teilc
Seite 188 und 189:
9.1. Ununterscheidbarkeit der Teilc
Seite 190 und 191:
9.2. Das Helium-Atom; Pauli-Prinzip
Seite 192 und 193:
9.2. Das Helium-Atom; Pauli-Prinzip
Seite 194 und 195:
9.3. LS-Kopplung 185 Die (S = 0)- u
Seite 196 und 197:
9.4. Schalenstruktur, allgemeine Re
Seite 198 und 199:
9.5. jj-Kopplung, Innere Schalen 18
Seite 200 und 201:
10.2. Anomaler Zeeman-Effekt 191 Wi
Seite 202 und 203:
10.3. Paschen-Back-Effekt 193 toren
Seite 204 und 205:
10.4. Dia- und Paramagnetismus, Di-
Seite 206 und 207:
10.5. Elektronenspinresonanz, Doppe
Seite 208 und 209:
Index Absorption, 75 Absorptionskan
Seite 210 und 211:
Index 201 Multiplizitat, 127 Nebenq
Seite 212 und 213:
Literaturverzeichnis [1] Bergmann-S
Alle anzeigen

Experimentalphysik III (Atomphysik)

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?