Quantenphysik

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Quantenphysik von Mind Map: Quantenphysik

1. Interferenz entsteht -> Abbildung am Schirm möglich

2. Doppelspalt-Experiment

2.1. Photonen bilden Interferenzen am Beobachtungsschirm, Elektronen sammeln sich am Schirm

2.1.1. Interferenzmuster

2.1.1.1. Wellenkonstrukt mit Maxima und Minima

2.1.2. Interferenzen

2.1.2.1. Destruktive Interferenz

2.1.2.1.1. Wellen gleichen sich aus

2.1.2.2. Konstruktive Interferenz

2.1.2.2.1. Maxima liegen "aufeinander" und verstärken sich

3. Fadenstrahlrohr-Experiment

3.1. Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons

3.1.1. e/m = 2U/r^2⋅B^2

3.1.2. Bestimmung der Masse nun möglich m=e⋅r^2⋅B^2/2U

3.2. Demonstriert sowohl Beschleunigung als auch Ablenkung von Elektronen in Magnetfeld

3.3. Elektronen aus einer Elektronenkanone werden durch die Lorenzkraft, welche zwischen den Helmholtz-Spuhlen wirkt abgelenkt -> Zentripetalkraft und somit Kreisbewegung

3.3.1. Zusammenstoß mit Gasmolekülen -> Licht entsteht und macht es sichtbar

3.3.2. 3-Finger Regel zur bestimmung der Kreisbahn

4. Elektronenbeugungsröhre

4.1. Verdeutlicht Wellencharakter des Atoms und unterstreicht die Aussagen de-Broglies zur de-Broglie Wellenlänge

4.2. Elektronen werden durch eine Elektronenkanone (Glühkathode) durch ein Graphitblättchen auf eine Fluoreszenzschicht geschoßen

4.2.1. Ringe entstehen auf Schich -> Wellencharakter des Elektrons

4.3. p= h⋅k

5. Milikan-Experiment

5.1. Die Elementarladung eines Elektrons wurde von Robert A. Millikan präzise mithilfe eines elektrischen Feldes bestimmt, in welchem ein Öltropfchen zum schwebe gebracht wurde

5.2. Relevante Formeln

5.2.1. Gewichtskraft (FG) FG = Fel

5.2.2. Auftriebskraft (FA) FG - FA = 43π⋅ r⋅ 3⋅(ρÖl−ρLuft)⋅g

5.3. Elementarladung als kleinste mögliche Ladung eines Teilchens

5.4. Ladung

5.4.1. Quantenzustand bzw. gequantelt

5.4.2. Ladung des Tröpfchens q = (mg ⋅ d)/U

5.4.3. Spezifische Ladung eines Elektrons e/m = 2U / B^2 ⋅ r^2

6. Hallwachs-Versuch

6.1. Lichtquantenhypothese

6.1.1. Licht sei gequantelt

6.1.2. Energie eines Photons nicht ausgehend seiner Intensität

6.1.2.1. Die Intensität beschleunigt es nur

6.1.3. Verhältnis zwischen Elektronen und Photonen ist 1:1 -> Ein Photon wird von einem Elektron absorbiert

6.1.3.1. Sogenannte "Photo-Elektronen"

6.2. Fotozelle

6.2.1. Fotoeffekt bestätigt sich bei jeder Frequenz

6.2.1.1. Nicht erklärbar mit dem damaligen Wellenmodell, da die Frequenz entscheident ist und nicht die Intensität des Lichts

6.3. Compton Effekt

6.3.1. Vergrößerung der Wellenlänge bei der Streuung an einem Teilchen, in diesem Fall einem Elektron

6.3.2. Zunnahem der Wellenlänge Δλ=hm0⋅c(1−cos(ϑ))=λc(1−cos(ϑ))

6.3.3. Compton-Wellenlänge für Elektronen λc,e=hme⋅c≈2,43⋅10−12m

7. Optisches Gitter

7.1. Licht wird gebeugt

7.1.1. Prisma ähnlich

7.2. Wahrscheinlichkeit der Position -> Quantenphysikalischer Aspekt der Superposition

7.2.1. An zwei Punkten gleichzeitig

8. Induktion

8.1. 2x Spuhlen erzeugen ein Elektromagnetisches Feld

8.1.1. Leiterschaukel Experiement

8.1.1.1. Homogenes Magnetfeld bewegt die Schaukel, da am Ende des Schaukelstücks Spannung induziert wird

8.1.1.1.1. Schaukel bewegt sich

8.2. Energieübertragung der Zukunuft

8.2.1. Heute schon in Verwendung bei - Wireless charging - Induktionskochfeld - Zahnbürsten

8.2.2. Science-Fiction Einsatzmöglichkeiten - Auto Akku laden im Stand

8.3. Fel=FL⇔e⋅E=e⋅v⋅B

8.4. E= Uind/l

9. Relativistische Masse

9.1. Masse eines bewegten Teilchens (Photons)

9.2. Massen zunahme durch erhöhte Geschwindigkeit (v)

9.2.1. m(v)=m0/√1−(vc)^2

10. Elektroskop

10.1. Zeige schlägt aus, wenn Elektronen auf das Elektroskop übertragen worden sind

11. Radioaktivität

11.1. Themeneinstieg: Fingerabdrücke des Atoms

11.1.1. Linienspektren und Energiestufen

11.1.1.1. E= h⋅v

11.1.1.2. Emissionsspektren

11.1.1.3. Absorptionsspektren

11.1.2. Versuch: Natriumresonanzfluoreszenz

11.1.2.1. Salz + Flamme + Natriumlampe

11.1.2.2. Salz + Flamme + Lampe

11.1.2.3. Flamme + Lampe

11.2. Radioaktive Stoffe als Gift -> Mordanschlag durch Polonium 210

12. Schatten

12.1. Das Licht wird vollständig absorbiert

13. Kein Schatten

13.1. Licht wird nur teilweise oder gar nicht absorbiert