Quantenphysik

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Quantenphysik von Mind Map: Quantenphysik

1. Optisches Gitter

1.1. Δs immer gleich

1.2. Interferenzmuster mit verschiedenen Wellenlängen

1.2.1. Wahrscheinlichkeitsaspekt

1.2.2. Superposition

1.2.2.1. "an mehreren Orten gleichzeitig"

1.3. keine Kleinwinkelannähreung zur Berechnung möglich

2. Doppelspalt

2.1. Photonen

2.1.1. Interferenzen

2.1.1.1. Interferenzmuster

2.1.1.1.1. Maxima

2.1.1.1.2. Abstand zwischen Minima und Maxima

2.1.1.1.3. Minima

2.1.1.2. konstruktive Interferenzen

2.1.1.2.1. Wellental auf Wellental

2.1.1.2.2. Δs = n*λ

2.1.1.2.3. Maxima (n= Ordnung) n ∈ ℕ0={1,2,3,4...}

2.1.1.3. destruktive Interferenzen

2.1.1.3.1. Wellental auf Wellenberg

2.1.1.3.2. Δs = ( n- 0,5)*λ

2.1.1.3.3. Minima (n = Ordnung) n ∈ ℕ0={1,2,3,4...}

2.2. Elektronen

2.2.1. sammeln sich an Schirm mit Interfenzmuster, welches Wahsrcheinlichkeiten angibt

3. Milikan-Versuch

3.1. Ladung

3.1.1. immer Vielfache von Elementarladung (gequanteLt)

3.1.2. elektrische Ladung immer gequantelt

3.1.3. q = (m*g*d)/U

3.1.4. e/m = 2U / B^2 * r^2

3.2. Elementarladung

3.2.1. kleinste Mögliche Ladung eines Teilchens

3.3. FG = Fel

3.4. FG - FA = 4/3π* r^3 * (poil - pair) * g

4. Fadenstrahlrohr- Versuch

4.1. Elektroenenkanone

4.2. Lorentzkraft

4.2.1. zur Richtungsbestimmung: 3 Finger Methode

4.3. Idee der Massebestimmung

4.3.1. Masse messen ohne zu wiegen

4.4. spezifische Ladung des Elektrons bestimmen

4.4.1. FL = e*v*B

4.4.1.1. e/ m=2U/ B^2 * r^2

5. Elektroskop

5.1. Nachweis ruhender elektrischer Ladungen

5.2. Stab wird geladen und Elektronen übertragen, schlägt aus, Ladungsausgleich durch Hand, zeiger schlägt zurück

6. Hallwachs- Experiment

6.1. Hallwachs Effekt (Fotoeffekt I)

6.2. Versagen des Wellenmodells

6.2.1. nicht Intensität, sondern Frequenz entscheidend, um Elektronen aus der Zn Platte zu lösen

6.3. Fotozelle

6.3.1. verschiedene Frequenzen getestet

6.3.1.1. Fotoeffekt bestätigt sich

6.3.1.2. Grenzfrequenz

6.3.1.2.1. Frequenz die mindestens so viel Energie wie das Elektron produziert, um das Teilchen zu lösen

6.4. Lichtquantenhypothese

6.4.1. Licht ist gequantelt

6.4.2. Eph >= Ee zum lösen

6.4.3. Intensität löst schneller aber nicht mehr

6.4.3.1. Ein Elektron absorbiert genau die Energie eines Photons

6.4.4. Energie eines Photons unabhängig von Intensität

6.4.4.1. Eph = h*f

6.4.5. WA + WB = h*f

6.5. Photo-Elektronen

6.5.1. Elektronen die Energie des Photons absorbiert haben

6.6. Compton-Effekt

6.6.1. Vergrößerung der Wellenlänge bei Streuung an Elektronen

6.6.2. λc,e= h/(me*c)= 2,43*10^-12m

6.6.3. Δλ= h/(me*c)*(1-cos(a)) (a= Winkel zwischen ursprünglicher und geänderter Fluibahn nach Aufprall)

6.6.4. elastischer Stoß

6.6.4.1. Übertragung von Energie

7. Dynamische Masse

7.1. bewegte Masse

7.2. Masse eines Photons

7.2.1. Eph= h*f= mph*c^2

7.2.2. Pph= mph*c= (h*f)/c= h/λ

8. Elektronenbeugungsröhre

8.1. Elektronenkanone schießt Elektronen durch ein Kristallgitter auf fluoreszierende Schicht

8.1.1. Ringe als Interferenzmuster entstehen

8.1.1.1. Wellencharakter des Elektrons

8.1.1.1.1. λ= d/l *r

9. Induktion (Elektrodynamik)

9.1. Leiterschaukel

9.1.1. in ein homogenes Magnetfeld ein Leiterstück mit v bewegt

9.1.1.1. durch Lorenttkraft an Enden des Stücks Spannung induziert -> Induktionsspannung

9.1.1.1.1. Uind= B*v*d

9.2. Elektromagnetische Felder

9.3. moderne Technologie wie Wireless Charging durch Induktion

9.3.1. 2 Spulen erzeugen Magnetfeld -> Elektronen werden übertragen

9.3.2. genutzt für Zahnbürsten oder Autoladestationen

10. Radioaktivität

10.1. Atome

10.1.1. radioaktive Stoffe

10.1.1.1. Zerfall

10.1.1.1.1. Energie wird bei Zerfall erzeugt

10.2. Energiestufen im Atom

10.2.1. Wechsel zwischen verschiedenen Zuständen

10.2.1.1. angeregter Zustand

10.2.1.1.1. "Energiüberschuss"

10.2.1.2. energieärmerer Zustand

10.2.1.2.1. nach Abgabe von Photonen

10.2.2. Energietermschema

10.2.2.1. Darstellung des Übergangs zwischen den Energiestufen

10.3. "Fingerabdrücke von Atomen"

10.3.1. Linienspektren

10.3.1.1. Emissionspektren

10.3.1.1.1. Emission= Abgabe von Elektromagnetischer Strahlung

10.3.1.1.2. alle Bereiche des Spektrums zu sehen

10.3.1.2. Absorptionsspektren

10.3.1.2.1. Absorption= Aufnahme von Strahlung

10.3.1.2.2. Linien oder ganze Bereiche können im Spektrum fehlen

10.3.1.2.3. bestimmte Gase absorbieren Teile des Lichts

10.3.1.3. λ= (sin(ak) *g)/ k

10.4. (Natrium-) Resonanzfluoreszenz

10.4.1. normalerweise ist der Schatten einer Flamme nicht zu sehen

10.4.2. Salz in Falmme halten und Natriumlampe

10.4.2.1. Schatten zu sehen

10.4.2.1.1. Absorption des gesamten Lichts

10.4.3. Salz in Falmme und normale Lampe

10.4.3.1. kein Schatten

10.4.3.1.1. nur Absorption des gelben Teils des Spektrums -> zu viel Licht für Schatten

10.4.4. Flamme und normale Lampe

10.4.4.1. kein Schatten

10.4.4.1.1. keine Absorption

11. relevante Größen/ si-Einheiten

11.1. U = Spannung (Volt/V) B = Magnetfeldstärke (Ampere/A) v= Geschwindigkeit (m/s) E = Energie (Joule/J) h = Planksche Konstante (J/s) f = Frequenz (Hertz/Hz) m= Masse (Kilogramm/Kg) c = Lichtgeschwindigkeit (m/s) F = Kraft (Newton/N) r = Radius (Meter/m) p = Dichte (Rho) g = Erdanziehungskraft (m/s^2) d = Spaltabstand/Durchmesser (m) q = Ladung (Coulomb/C) e = ELementarladung (Coulomb/C) Δs = Gangunterschied λ = Wellenlänge (Meter/m)

12. Wesentliche Zusammenhänge

12.1. Sowohl Photonen als auch Elektronen besitzen Wellencharakter

12.2. bei fast allen Versuchen geht es um Interferenzen (entweder Photon oder Elektron)

12.2.1. Quantenphysik findet sich überall wieder

12.3. Quantenphysik passt nicht in die Prinzipien der "normalen" Physik