Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Fragen zur Quantenphysik
p]A[n
2005-05-09, 19:09:02
Hallo Physiker :)
Ich habe morgen Physiktest über Grundlagen der Quantenphysik.
Etwas aus meinem Physikbuch das ich nicht verstehe:
Durch einen Stoßvon aus kann ein elektron von seiner normalen bahn auf eine weiter außen verlaufende gehoben werden.
Ok, aber wie äußert sich dieser Stoß, was ist dieser Stoß?
Dieses Elektron fällt ja dann durch die Anziehung des Kerns(Protons) wieder auf seine normale Bahn zurück, wird dabei dann eine Photonenenergie frei, die ich als Licht mit einer Wellenlänge "sehen" kann?
Warum sehe ich im Spektrum des Wasserstoffs nur einzelne Linien und nicht das gesamte Spektrum, gibt das Wasserstoffelektron nur bestimmte Wellenlängen beim zurückfallen aus?
Wenn ja, wann welche?
Wie kann ich das verstehen: Vergleiche ein 2d-Orbital mit einem 3d-Orbital.(Energiemäßig)
Ich weiß das die Energie eines Elektrons im d-Orbital größer sein muss als die eines Elektrons im s-Orbital.
Aber was ist ein 2d bzw. 3d Orbital?
Sind damit das "2te" bzw. "3te" Elektron im d-Orbital gemeint, haben die Elektronen in einem Orbital nicht alle die gleiche Energie?
Und noch eine zweite kleine Frage zu Orbitalen:
1.Schale s-Orbital mit 2e
2.Schale 2s+6p= 8elektronen
3.Schale 2s+6p+(10d)=18e..in meinem Heft steht, dass das d-Orbital in der dritten Schale noch nicht wirklich da ist, und erst in der 4.Schale aufgefüllt wird.
Aber wie kommen dann 18e in die 3. Schale?
Und eine kleine Frage zu negativer Energie.
Kann ich es so erklären: Ich liege im Bett und mir fehlt die Kraft zum aufstehen, diese Kraft die mich nicht aufstehen lässt ist negativ.
Hoffe ihr könnt mir helfen.
Mfg Pan
A[n']Warum sehe ich im Spektrum des Wasserstoffs nur einzelne Linien und nicht das gesamte Spektrum, gibt das Wasserstoffelektron nur bestimmte Wellenlängen beim zurückfallen aus?
Wenn ja, wann welche?
das Elektron kann z.B. vom 2s Orbital ins 1s zurückfallen, oder vom 2p ins 1s oder vom 3d ins 2d etc etc etc jedes zurückfallen hat eine andere Licht-Wellenlänge zur Folge da bei jedem Zurückfallen eine andere Energiemenge freigesetzt wird
da es aber nur "endlich viele" Möglichkeiten für das Elektron zum Runterfallen gibt, es die Anzahl der Spektrallinien auch begrenzt
A[n']Wie kann ich das verstehen: Vergleiche ein 2d-Orbital mit einem 3d-Orbital.(Energiemäßig)
Ich weiß das die Energie eines Elektrons im d-Orbital größer sein muss als die eines Elektrons im s-Orbital.
Aber was ist ein 2d bzw. 3d Orbital?
Sind damit das "2te" bzw. "3te" Elektron im d-Orbital gemeint, haben die Elektronen in einem Orbital nicht alle die gleiche Energie?
nein
das 1s Orbital ist das allerinnerste
das 2s Orbital ist um das 1s "herum"
das 2p Orbital ist noch weiter auserhalb am 1s und 2s drumherum
das 3s ist noch weiter außen als alle andere
usw usw
es ist also nicht das 2. oder 3. etc Orbital in einem Orbital
2d und 3d sind völlig verschiedene Orbital - analog zu 1s und 2s
A[n']Und noch eine zweite kleine Frage zu Orbitalen:
1.Schale s-Orbital mit 2e
2.Schale 2s+6p= 8elektronen
3.Schale 2s+6p+(10d)=18e..in meinem Heft steht, dass das d-Orbital in der dritten Schale noch nicht wirklich da ist, und erst in der 4.Schale aufgefüllt wird.
Aber wie kommen dann 18e in die 3. Schale?
so als grobe Aufül- Regel:
1. 1s
2. 2s
3. 2p
4. 3s
5. 3p
6. 4s
7. 2d
8. 4p
etc etc
wie gesagt - sehr grob, für den Anfang reichts aber, also:
- 1.Schale s-Orbital mit 2e
- 2.Schale 2s+6p= 8elektronen
- 3.Schale 2s+6p+(10d)=18e
es kommen also 2e- in die 3s Schale, 6e- in die 3p Schale und 10e- in die 2d Schale
keine Ahnung wie die Aufgabe genau heisst, denn eigentlich müssten zuerst 2e- in die 4s Schale und erst danach wird die 2d Schale aufgefüllt
Und eine kleine Frage zu negativer Energie.
Kann ich es so erklären: Ich liege im Bett und mir fehlt die Kraft zum aufstehen, diese Kraft die mich nicht aufstehen lässt ist negativ.
uhmm?? hört sich sehr esoterish an - präzisier die Frage mal
Rainer
p]A[n
2005-05-09, 21:30:58
Super danke für die Hilfe!
Habs mittlerweile gefunden:
Jede Schale hat kann mehrere Orbitale enthalten, dass heißt es gibt in der 1. Schale und in der 2. Schale ein s-Orbital, diese heißen dann 1s oder 2s, stimmt das so?
Auf die unterschiedlichen Sprünge und die daraus resultierenden Spektraklinien wäre ich nie gekommen, obwohls ja ganz einfach ist ;D
Das Auffüllen hab ich nicht ganz verstanden, warum kommt nach 4s 2d?
Wenn ich mir das Periodensystem ansehe, finde ich in der 2.Schale kein d-Orbital, oder?
Gehört dort nicht 3d eingesetzt?
Negative Energie
Naja so versuche ich mir die -13,6eV des H-Elektrons vorzustellen.
Was bedeutet eine negative Energie?
Ich mein, wie kann man das verstehen?
Mfg Pan
/Edit Phu ich habe gerade gelesen, dass die Energie in einem 4sOrbital kleiner ist als die in einem 3p, und desshalb wird das 4s vorher aufgefüllt, spannende Geschichte, aber so weit sind wir leider nie gekommen :(
Aber das ganze interessiert, werd mir das morgen noch genauer ansehen :)
Sliver21
2005-05-09, 22:15:03
Zum negativen Vorzeichen:
Ich schreibe hier die Energien auf, die das Wasserstoffatom hat, in Abhängigkeit von der Bahn, auf der sich das Elektron befindet. Dann verstehst du, warum die Energie ein negatives Vorzeichen hat.
[En = -13,6/n^2; n:Hauptquantenzahl]
E1 = -13,6 eV
E2 = -3,4 eV
E3 = -1,51 eV
E4 = -0,85 eV
E5 = -0,544 eV
E6 = -0,377 eV
E7 = -0,278 eV
...
Wie du siehst, nimmt die Energie zu, je weiter das Elektron vom Kern entfernt kreist. Aber was passiert, wenn das Elektron unendlich weit weg ist? ... Richtig, die Energie des Atoms beträgt Null, denn wenn das Elektron 'weg' ist, dann hat Atom keine Energie. Das negative Vorzeichen wurde deswegen eingeführt.
P.S. Habt ihr kein Energieniveauschema zum Wasserstoff Atom gemacht?
p]A[n
2005-05-09, 22:25:55
Ahaa so ist das zu verstehen :)
Doch, doch sicher haben wir das aufgezeichnet.
Leider ist Physik bei uns nicht grade ähm organisiert.
Junger, netter Lehrer+15Vollidioten die es einfach nicht verstehen wollen= es gibt andauernd nur unnötige diskussionen über den teststoff oder über die achso schlechten Lehrmethoden von ihm.
Mit dem Stoff kommen wir leider überhaupt nicht weiter und Erklärungen nach den Stunden fallen leider so gut wie immer aus, weil er gereizt ist.
Machen kann ich dagegen auch nichts weil der Klassenvorstand auf der Seite der Masse ist und da ich noch dazu ein guter Schüler bin kann ich die Leute die sich nicht so leicht tun, ja auch nicht verstehen.
In the end bin ich dann der Schuldige und Verbündete des Lehrers.
:mad:
Sry fürs abschweifen und nochmals danke für die Erklärung.
A[n']Habs mittlerweile gefunden:
Jede Schale hat kann mehrere Orbitale enthalten, dass heißt es gibt in der 1. Schale und in der 2. Schale ein s-Orbital, diese heißen dann 1s oder 2s, stimmt das so?
es gibt folgende Schalen (1,2,3...) mit folgenden Orbitalen (s, p, d...)
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
etc etc
A[n']Das Auffüllen hab ich nicht ganz verstanden, warum kommt nach 4s 2d?
siehe unten :smile:
A[n']Wenn ich mir das Periodensystem ansehe, finde ich in der 2.Schale kein d-Orbital, oder?
nein, es gibt kein 2d Orbital
A[n']Gehört dort nicht 3d eingesetzt?
ähm, ja - das habe ich mich vorher vertan.. uhm,
[QUOTE=No.3]
- 1.Schale s-Orbital mit 2e
- 2.Schale 2s+6p= 8elektronen
- 3.Schale 2s+6p+(10d)=18e
es kommen also 2e- in die 3s Schale, 6e- in die 3p Schale und 10e- in die 2d Schale
keine Ahnung wie die Aufgabe genau heisst, denn eigentlich müssten zuerst 2e- in die 4s Schale und erst danach wird die 2d Schale aufgefüllt
==> 2e- in die 3s Schale, 6e- in die 3p Schale und 10e- in die _3_d Schale - wobei eigentlich erst die 4s Schale befüllt werden müsste
A[n']/Edit Phu ich habe gerade gelesen, dass die Energie in einem 4sOrbital kleiner ist als die in einem 3p, und desshalb wird das 4s vorher aufgefüllt,
genau so ist es!
Rainer
p]A[n
2005-05-09, 22:37:24
Danke für die Richtigstellung.
Das hier habe ich vorher gefunden
http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/TOC__Full.html
Schaut euch mal ein Thema an, witzig aber gut verständlich erklärt :)
Mfg Pan
Sliver21
2005-05-09, 23:41:36
LOL, die Seite ist ja echt geil :)
Ich habe gerade einen Physiktest einer anderen KLasse gesehen.
Eine Frage davon Leutete: Welche Energie hat ein Photon.Wie entsteht ein F
Photon?
Das verstehe ich aber nicht ganz.
Materie kann doch die Energie der Lichtwellen nur in Quanten aufnehmen, also genaue Mengen an Energie.Die Quanten der Lichtwellen nennt man Photonen.
So, wie entstehen jetzt aber diese Quanten, soll ich da erklären wo Lichtwellen herkommen?
Und welche Energie hat ein Photon, ist da W=h*f gemeint?
Mfg Pan @ schule
Aha wiki hilft :)
Photon können zbB. bei Quantensprüngen erzeut werden, passt do genau zum Thema :)
Leuchtet ja eigentlich ein, ich mein wenn Energie in Form von LIchtwellen mit unterschiedlicher Wellenlänge abgegebne wird und Photonen die Teile einer Lichtwelle sind, müssen diese beim Quantensprung enstehen.
MFg Pan @schule
Vedek Bareil
2005-05-10, 14:33:08
A[n']Hallo Physiker :)
Ich habe morgen Physiktest über Grundlagen der Quantenphysik.
Etwas aus meinem Physikbuch das ich nicht verstehe:
Durch einen Stoßvon aus kann ein elektron von seiner normalen bahn auf eine weiter außen verlaufende gehoben werden.
Ok, aber wie äußert sich dieser Stoß, was ist dieser Stoß?
Dieses Elektron fällt ja dann durch die Anziehung des Kerns(Protons) wieder auf seine normale Bahn zurück, wird dabei dann eine Photonenenergie frei, die ich als Licht mit einer Wellenlänge "sehen" kann?wenn es dir um's Verstehen geht, solltest du das mit den Bahnen besser schleunigst vergessen.
Die Vorstellung von Elektronenbahnen stammt aus vorquantenmechanischer Zeit und ist seit dem Schrödingerschen Atommodell von 1925 überholt.
In der Quantenmechanik wird ein Elektron durch eine Wellenfunktion psi(x) beschrieben, deren Betragsquadrat |psi(x)|^2 die Wahrscheinlichkeit angibt, das Elektron am Ort x zu finden.
Die Wellenfunktion gehorcht der Schrödinger-Gleichung, die auf das H-Atom angewandt bestimmte Lösungen mit verschiedenen Energien hat. Die Lösung mit der niedrigsten Energie ist die 1s-Wellenfunktion, eine weitere ist 2s usw.
Der Rückfall z.B. vom 2s auf's 1s Orbital passiert übrigens nicht durch die Anziehung des Kerns, sondern durch die Wechselwirkung des Elektrons mit dem elektromagnetischen Strahlungsfeld: diese bewirkt eine Energieübertragung vom Elektron auf das Feld, wobei ein Photon erzeugt wird und das Elektron auf das energetisch niedrigere Orbital wechselt.
A[n']
Und noch eine zweite kleine Frage zu Orbitalen:
1.Schale s-Orbital mit 2e
2.Schale 2s+6p= 8elektronen
3.Schale 2s+6p+(10d)=18e..in meinem Heft steht, dass das d-Orbital in der dritten Schale noch nicht wirklich da ist, und erst in der 4.Schale aufgefüllt wird.also da ist es durchaus schon. Nur aufgefüllt wird es noch nicht, solange noch nichts im 4s-Orbital ist. Das liegt daran, daß die Energie des 3d höher ist als die des 4s.
A[n']
Und eine kleine Frage zu negativer Energie.
in der nichtrelativistischen Physik ist der Energienullpunkt frei wählbar. D.h. du kannst einfach festlegen, daß ein ruhendes freies Elektron die Energie Null hat. Ein in einem Atom gefangenes Elektron hat eine niedrigere Energie als ein ruhendes freies -> seine Energie ist demnach negativ.
Lediglich die kinetische Energie sollte immer >= 0 sein.
In der relativistischen Physik ist die Sache etwas anders, da sollte die Gesamtenergie stets positiv sein. Ist sie allerdings auch: zu den -13,6 eV Bindungsenergie kommen noch 511 keV (=mc^2) Ruhenergie hinzu.
Vedek Bareil
2005-05-10, 14:43:59
Ich habe gerade einen Physiktest einer anderen KLasse gesehen.
Eine Frage davon Leutete: Welche Energie hat ein Photon.Wie entsteht ein F
Photon?
Das verstehe ich aber nicht ganz.
Materie kann doch die Energie der Lichtwellen nur in Quanten aufnehmen, also genaue Mengen an Energie.Die Quanten der Lichtwellen nennt man Photonen.
So, wie entstehen jetzt aber diese Quanten, soll ich da erklären wo Lichtwellen herkommen?also um diese Frage beantworten, müßte man schon etwas weiter ausholen und bis zur Quantenfeldtheorie und Quantenelektrodynamik gehen. Das Vorhandensein eines Photons bedeutet, daß sich das elektromagnetische Feld in einem bestimmten Zustand befindet. Die Entstehung/Vernichtung eines Photons ist demnach eine Zustandsänderung des Feldes, hervorgerufen durch die Wechselwirkung zwischen Feld und Elektron.
Allerdings ist das Stoff für's Physik-Hauptstudium (so 5+. Semester) und liegt weit über dem Niveau der Schulphysik.
Und welche Energie hat ein Photon, ist da W=h*f gemeint?ja.
Vedek Bareil
2005-05-10, 14:48:56
Aha wiki hilft :)
Photon können zbB. bei Quantensprüngen erzeut werden, wenn's die denn gäbe. Seit Schrödinger gibt's die aber nicht mehr.
Leuchtet ja eigentlich ein, ich mein wenn Energie in Form von LIchtwellen mit unterschiedlicher Wellenlänge abgegebne wird und Photonen die Teile einer Lichtwelle sind, "Photonen sind Teile einer Lichtwelle" ist schlechtes Deutsch. Und deutet auf falsche Vorstellungen hin.
müssen diese beim Quantensprung enstehen.und wo ist da jetzt der Zusammenhang? (wenn wir mal für den Moment vergessen, daß es keinen Quantensprung gibt)
wenn es dir um's Verstehen geht, solltest du das mit den Bahnen besser schleunigst vergessen.
Die Vorstellung von Elektronenbahnen stammt aus vorquantenmechanischer Zeit und ist seit dem Schrödingerschen Atommodell von 1925 überholt.
In der Quantenmechanik wird ein Elektron durch eine Wellenfunktion psi(x) beschrieben, deren Betragsquadrat |psi(x)|^2 die Wahrscheinlichkeit angibt, das Elektron am Ort x zu finden.
Die Wellenfunktion gehorcht der Schrödinger-Gleichung, die auf das H-Atom angewandt bestimmte Lösungen mit verschiedenen Energien hat. Die Lösung mit der niedrigsten Energie ist die 1s-Wellenfunktion, eine weitere ist 2s usw.
ok, mit den "Bahnen" und "überholt" hast Du schon recht, aber IMHO kann man sich das mit den Bahnen und dem Runterfallen des Elektrons so "bildlich" besser vorstellen als mit der Wellenfunktion psi(x). Letzteres ist an der Uni "Pflicht" - ersteres für die Schule IMHO ausreichend.
Rainer
Ich habe gerade einen Physiktest einer anderen KLasse gesehen.
Eine Frage davon Leutete: Welche Energie hat ein Photon.Wie entsteht ein F
Photon?
Das verstehe ich aber nicht ganz.
Materie kann doch die Energie der Lichtwellen nur in Quanten aufnehmen, also genaue Mengen an Energie.Die Quanten der Lichtwellen nennt man Photonen.
So, wie entstehen jetzt aber diese Quanten, soll ich da erklären wo Lichtwellen herkommen?
Und welche Energie hat ein Photon, ist da W=h*f gemeint?
Mfg Pan @ schule
Energie von Photon E=h*f, W ist i.A. eher die Auslösearbeit um quasifreie Elektronen aus dem Festkörper zu lösen
F-Photon kenne ich nicht.
Materie kann kann praktisch jede Photonenenergie aufnehmen (Wahrscheinlichkeit abhängig von Wirkungsquerschnitt (Born-Näherung).) Überschüssige Energie, die nicht ganz exakt zur Anregung von diversen Energie-Niveaus im Festkörper reicht, wird eben z.B. an das Gitter per Phononen-Photonen-Wechselwirkung abgegeben und zeigt sich als Wärme oder löst Elektronen aus dem Festkörper und gibt diesen noch einen Anteil an entsprechender kin. Energie
Quanten sind einfach gebündelte Energiezustände können als Photonen, Phononen, Plasmonen oder Materiewellen auftreten. Stichwort de-Broglie-Beziehung und Energie-Masse-Äquivalenz.
Vedek Bareil
2005-05-10, 17:07:54
ok, mit den "Bahnen" und "überholt" hast Du schon recht, aber IMHO kann man sich das mit den Bahnen und dem Runterfallen des Elektrons so "bildlich" besser vorstellen als mit der Wellenfunktion psi(x). Letzteres ist an der Uni "Pflicht" - ersteres für die Schule IMHO ausreichend.
naja, wenn jemand das wirklich verstehen will, dann sollte man ihm schon noch die richtigen Grundlagen zur Verfügung stellen. Was nützt eine bildlich einfachere Vorstellung, wenn sie falsch ist?
Es kann ja nicht sein, daß nur Uni-Besuchern das Recht auf die Wahrheit gewährt wird.
naja, wenn jemand das wirklich verstehen will, dann sollte man ihm schon noch die richtigen Grundlagen zur Verfügung stellen. Was nützt eine bildlich einfachere Vorstellung, wenn sie falsch ist?
Es kann ja nicht sein, daß nur Uni-Besuchern das Recht auf die Wahrheit gewährt wird.
schon richtig
aber wie gesagt, ich hatte mehrere Vorlesungen über den Krams und war froh als ich das dann endlich alles vorbei war. IMHO diese Sache für die Schule einfach zu viel. Zeigen dass es heute über die Wellenfunktionen "gemacht" wird ja, aber nicht mit den Formeln anfangen, wie gesagt, für Schule ist das zuviel und verschreckt dann noch die paar letzten Leute die Physik oder Chemie studieren wollen
Rainer
cyjoe
2005-05-10, 20:55:28
http://de.wikipedia.org/wiki/Balmer-Serie
ein wenig runterscrollen zu "Deutung durch das Bohrsche Atommodell". Da sind die Energien sämtlicher Spektrallinen des Wasserstoff-Atoms in ein Diagramm eingetragen. Die "Balmer-Serie" liegt dabei im sichtbaren Bereich. Vielleicht hilft das, wenn ihr sowas nicht schon gefunden habt.
p]A[n
2005-05-10, 21:48:09
Danke danke danke Leute, ich kann mir gar nicht oft genug Bedanken :)
Bitte glaubt nicht ich wäre zu faul irgendwas zu suchen, ich habe gesucht, aber leider hab ich ja davon überhaupt keine ahnung, kann also nicht sagen ob wiki jetzt recht hat oder nicht.
Bei F-photonen habe ich mich verschrieben, meinte natürlich Photonen.
Zitat von Gast
Leuchtet ja eigentlich ein, ich mein wenn Energie in Form von Lichtwellen mit unterschiedlicher Wellenlänge abgegebne wird und Photonen die Teile einer Lichtwelle sind,
"Photonen sind Teile einer Lichtwelle" ist schlechtes Deutsch. Und deutet auf falsche Vorstellungen hin.
Zitat:
Zitat von Gast
müssen diese beim Quantensprung enstehen.
und wo ist da jetzt der Zusammenhang? (wenn wir mal für den Moment vergessen, daß es keinen Quantensprung gibt)
(wenn wir mal für den Moment vergessen, daß es keinen Quantensprung gibt)
Wenn das Elektron wie von mir gedacht durch die Anziehung des Kerns "wieder nach unten fällt" gibt es Energie in vorm von Lichtwellen ab.
Lichtwellen bestehen, so wie ich mir das gedacht habe, aus Photonen.
Wenn also eine Energie (Lichtwelle), die vorher "nicht da war" abgegeben wird
muss sie doch erst entstehen.Also enstehen hier Photonen.
Auch wenn ich jetzt weiß das es Blödsinn ist, wollt ich es nur erklären sodass du nicht glaubst ich frage hier nur weil ich zu faul bin es nachzulesen bzw zu suchen und nicht darüber nachdenke.
Ich finde das ganze brennnennnst interessant, wie kann das jemanden nicht interessieren :confused: :smile:
achja, unser Physiklehrer hat die Photonen heute als Lichtblitze beschrieben, seid ihr damit einverstanden? :)
Plötzlich graut mir da ein fürchterlicher Gedanke, ist etwa alles was ich die letzten drei Jahre in Physik gehört habe, nur eine einfache Erklärung weil für mehr nicht genug Zeit ist?
Aber ich glaub ich weiß auch schon warum uns niemand gesagt hat, dass das so nicht ganz stimmt.
Reaktion der Klasse: Wozu müssen wir es dann lernen wenn es eh Blödsinn ist" ;)
Habt ihr vlt seriöse Informationsquellen zu diesem Thema, die ich auch verstehen kann?
Was ratet ihr mir zu Lesen um das vestehen zu können oder brauche ich dazu ein Physikstudium?(ich sitz doch noch so lange in diese HTL fest
:frown: )
Mfg Pan
p]A[n
2005-05-10, 21:48:15
Argh sry, habe aber eh noch eine Frage:
Irgendwie lustig, die Berechnung des Radius eines Wasserstoffatoms hat doch etwas mit dem Bohrschen Atommodell zu tun genauso wie Heißenbergs Unschärferelation, und obwohl das Modell nicht stimmt, können doch beide Erkenntnisse als richtig angenommen werden.
Achja, beim Test habe ich geschrieben das man Elektronen mithilfe der Hauptquantenzahl (nummer der Schale), Nebenquantenzahl (Drehimpuls) und dem Spin bestimmen kann.
Also beim H e`= 1für 1ste Schale, 0 für s-Orbital und beim spin hab ich keine Ahnung =)
Stimmt das so?
Danke für den Link zur Balmer-Serie !
cyjoe
2005-05-10, 22:06:50
A[n']
Argh sry, habe aber eh noch eine Frage:
Was ist relativistische und was nichtrelativistische Physik ?
Danke für den Link zur Balmer-Serie !
Es ist kein Blödsinn, sondern ein Modell, das gewisse Verhältnisse beschreiben kann, andere nicht. Auch die Quantenmechanik ist eine Beschreibung, die aus Experimenten entstanden ist. Sie enthält das Bohr'sche Atommodell, kann aber eben noch beträchtlich mehr. Das Bohr-Modell reicht aus, um die Spektrallinien eines H-Atoms zu beschreiben. Aber schon beim Helium muss es AFAIK passen.
Relativistische Physik folgt aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen. Das Licht aus einer relativ zu dir bewegten Taschenlampe ist genauso schnell wie das einer ruhenden. Daraus folgt auch, dass es eine Rolle spielt, ob sich der Betrachter mit dem beobachteten System mitbewegt, oder er sozusagen von außen zuschaut.
Solche Effekte werden in der nicht-relativistischen Physik vernachlässigt, also dort, wo vorausgesetzt werden kann, dass betrachtete Geschwindigkeiten sehr klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sind.
p]A[n
2005-05-10, 22:20:14
Mhm den sinn des Modells vestehe ich.
Aber die Erklärung zur relativistischen Ph. nicht :redface:
Ist das Licht aus einer Taschenlampe die in einem Zug liegt also nicht genauso schnell wie das Licht aus meiner Taschenlampe wenn ich am Bahnsteig stehe und den Zug vorbeifahren sehe?
Mfg Pan
cyjoe
2005-05-10, 22:38:38
A[n']Argh sry, habe aber eh noch eine Frage:
Irgendwie lustig, die Berechnung des Radius eines Wasserstoffatoms hat doch etwas mit dem Bohrschen Atommodell zu tun genauso wie Heißenbergs Unschärferelation, und obwohl das Modell nicht stimmt, können doch beide Erkenntnisse als richtig angenommen werden.
Achja, beim Test habe ich geschrieben das man Elektronen mithilfe der Hauptquantenzahl (nummer der Schale), Nebenquantenzahl (Drehimpuls) und dem Spin bestimmen kann.
Also beim H e`= 1für 1ste Schale, 0 für s-Orbital und beim spin hab ich keine Ahnung =)
Stimmt das so?
huh, jetzt steht was ganz anderes in deinem posting ;)
Man stellt fest, dass Elektronen sich in einem Magnetischen Feld ausrichten, also ein magnetisches Moment besitzen. Dieser "Spin" lässt sich z.B. im Stern-Gerlach-Experiment nachweisen. Ein Elektron kann entweder einen Spin von + oder - 1/2*h - wobei h = h / 2*PI haben.
Die Nebenquantenzahl gibt an, in welcher "Unterschale" man sich befindet. Man stellt nämlich fest, dass nicht alle Elektronen auf der L-Schale dieselbe Energie besitzen. Spätestens ab da macht es dann eigentlich keinen Sinn mehr, am Bohr-Modell festzuhalten. Da kommen dann die Orbitale ins Spiel. Die K-Schale hat nur ein 1s-Orbital. Das wurde hier auch schon besprochen. Ein Orbital kann von maximal 2 Elektronen besetzt werden, die sich aber dann im Spin unterscheiden müssen. Die L-Schale hat ein 2s und 3 2p-Orbitale. Das macht 8 Elektronen für die L-Schale, wobei die p-Elektronen energiereicher sind als die s-Elektronen.
Diese Orbitale sind wie schon erklärt Lösungen der Schrödinger-Gleichung. In der Quantenmechanik wird postuliert, dass das Betragsquadrat dieser Lösungen ein Maß für die Wahrscheinlichkeit ist, das Elektron bei einer Messung in einem gewissen Volumen zu finden. Das sind keine zweidimensionalen Bahnen mehr wie im Bohr-Modell sondern räumliche Strukturen. Im Internet findet man viele schöne Abbildungen davon. Diese Strukturen bedeuten in etwa: Wenn ich ein 2p-Elektron in einem Atom suche, werde ich es irgendwo in einem 2p-Orbital finden. Wo genau dort ist ungewiss.
p]A[n
2005-05-10, 22:51:26
Ja ich hab die Frage geschrieben und da ich unerwartet bei wiki eine Antwort gefunden habe noch schnell editiert :)
Darf ich frage was zu beruflich bzw schulisch machst?
Und könntest du vlt noch mein Bsp. mit der Taschenlampe richtigstellen?
Physik macht Spass! genau wie Mathe ! an alle Ungläubigen ;D
MFg Pan
cyjoe
2005-05-10, 22:54:05
A[n']Mhm den sinn des Modells vestehe ich.
Aber die Erklärung zur relativistischen Ph. nicht :redface:
Ist das Licht aus einer Taschenlampe die in einem Zug liegt also nicht genauso schnell wie das Licht aus meiner Taschenlampe wenn ich am Bahnsteig stehe und den Zug vorbeifahren sehe?
Mfg Pan
Doch genau das. Das Licht ist immer und überall gleich schnell. Wenn du im Zug einen Ball in Fahrtrichtung wirfst, dann siehst du ihn meinet wegen mit v_ball fliegen. Ein Außenstehender sieht ihn mit v_ball + v_zug fliegen. Jedenfalls, wenn man in der klassischen Physik bleibt. Das Licht siehst du im Zug mit v_licht sich ausbreiten. Ein Außenstehender sieht das Licht sich jedoch nicht mit v_licht + v_zug, wie man es sich in der klassischen Physik vorstellen würde, sondern auch mit v_licht ausbreiten. Das wurde experimentell beobachtet. Daraus muss man viele Konsequenzen ziehen. U.A., dass der Zug einem außenstehenden Betrachter kleiner erscheinen muss. Damit man sowas aber "bemerkt" muss der Zug schon verdammt schnell fahren...
Doch genau das. Das Licht ist immer und überall gleich schnell. Wenn du im Zug einen Ball in Fahrtrichtung wirfst, dann siehst du ihn meinet
...
Damit man sowas aber "bemerkt" muss der Zug schon verdammt schnell fahren...
ich bin noch da :smile:
da cyjoe offensichtlich alles aus dem Stehgreif weiss und ich für die Details in Büchern nachblättern müsste, nicke ich d.h. Full Ack zu sämtlichen seiner Posts :biggrin:
Rainer
cyjoe
2005-05-10, 22:57:57
A[n']Ja ich hab die Frage geschrieben und da ich unerwartet bei wiki eine Antwort gefunden habe noch schnell editiert :)
Darf ich frage was zu beruflich bzw schulisch machst?
Und könntest du vlt noch mein Bsp. mit der Taschenlampe richtigstellen?
Physik macht Spass! genau wie Mathe ! an alle Ungläubigen ;D
MFg Pan
Bin momentan im 4. Semester Physik.
Bin momentan im 4. Semester Physik.
dann bist Du vermutlich mitten in der Materie drin
Rainer
Es ist kein Blödsinn, sondern ein Modell, das gewisse Verhältnisse beschreiben kann, andere nicht. Auch die Quantenmechanik ist eine Beschreibung, die aus Experimenten entstanden ist. Sie enthält das Bohr'sche Atommodell, kann aber eben noch beträchtlich mehr. Das Bohr-Modell reicht aus, um die Spektrallinien eines H-Atoms zu beschreiben. Aber schon beim Helium muss es AFAIK passen.
Relativistische Physik folgt aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen. Das Licht aus einer relativ zu dir bewegten Taschenlampe ist genauso schnell wie das einer ruhenden. Daraus folgt auch, dass es eine Rolle spielt, ob sich der Betrachter mit dem beobachteten System mitbewegt, oder er sozusagen von außen zuschaut.
Solche Effekte werden in der nicht-relativistischen Physik vernachlässigt, also dort, wo vorausgesetzt werden kann, dass betrachtete Geschwindigkeiten sehr klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sind.
Ab dem Helium-Atom gibt es keine Möglichkeit mehr die Schrödinger-Gleichung eindeutig zu lösen (3-Körperproblem). Man muß sich auf Näherungsansätze verlassen und kann je nach Anzahl von Iterationsmethoden wie Hartree-Fock der exakten Lösung des Eigenwertproblems nähern.
Richtig nett ist relativitische Quantenstatistik wenn man mit Sachen wie entarteten Elektronengasen oder Neutronengasen in weißen Zwergen oder Neutronensternen spielt.
naja, wenn jemand das wirklich verstehen will, dann sollte man ihm schon noch die richtigen Grundlagen zur Verfügung stellen. Was nützt eine bildlich einfachere Vorstellung, wenn sie falsch ist?
Es kann ja nicht sein, daß nur Uni-Besuchern das Recht auf die Wahrheit gewährt wird.
noch was dazu:
das mit dem Atommodellen lernt man in der Schule in Chemie (zumindest bei mir war das noch so) und die angehenden Chemie-Lehrer lernen die quantenmechanischen Details über die Wellenfunktionen an der Uni überhaupt nicht (zumindest "früher" nicht)
Rainer
noch was dazu:
das mit dem Atommodellen lernt man in der Schule in Chemie (zumindest bei mir war das noch so) und die angehenden Chemie-Lehrer lernen die quantenmechanischen Details über die Wellenfunktionen an der Uni überhaupt nicht (zumindest "früher" nicht)
Rainer
Yo!
Es wird beim Studium gerne zwischen Lehramtskandidaten und Diplomkandidaten unterschieden. Die Lehrämtler, ob Physik oder Chemie bekommen nur eine Sparversion von Quantenmechanik und die eigentlich dazu nötige höhere Mathematik fällt ganz weg.
Plutos
2005-05-11, 13:53:53
A[n']Plötzlich graut mir da ein fürchterlicher Gedanke, ist etwa alles was ich die letzten drei Jahre in Physik gehört habe, nur eine einfache Erklärung weil für mehr nicht genug Zeit ist?
Aber ich glaub ich weiß auch schon warum uns niemand gesagt hat, dass das so nicht ganz stimmt.
Reaktion der Klasse: Wozu müssen wir es dann lernen wenn es eh Blödsinn ist" ;)
Solltest du mal Physik studieren, wirst du feststellen, dass alles, was du in der Schule gemacht hast, auf extrem vereinfachten Modellen basiert und sich in der Realität praktisch als "mehr oder weniger falsch" herausstellt...und an der Uni hört Mathe auch irgendwann auf, Spaß zu machen :wink:.
Zum Thema: ich finde, Bücher, die nicht zu anspruchsvoll sind, aber über Schulphysik hinausgehen, gibts nicht allzu viele; spontan fallen mir da der Tipler oder der Gehrtsen ein (sind die Autoren, Titel ist glaub ich jeweils "Physik"). Zumindest den Tipler gabs bei uns damals auch in der Schulbibliothek - und da gehört er finde ich auch hin, fürs Studium sind die beiden einfach zu seicht.
Also, wär vielleicht mal nen Blick wert.
Krisz
2005-05-11, 15:55:30
@Unu:
Also den Gehrtsen würde ich einem Schüler nicht empfehlen...ich hab da am Anfang des Physikstudiums (nach LK) stellenweise gar nix geblickt. Ein Prof sagte auch, dass er in erster Linie als Nachschlagwerk zu gebrauchen sei.
Vedek Bareil
2005-05-11, 17:53:30
A[n']Ich finde das ganze brennnennnst interessant, wie kann das jemanden nicht interessieren :confused: :smile: ja, das kann ich auch überhaupt nicht verstehen ;)
A[n']achja, unser Physiklehrer hat die Photonen heute als Lichtblitze beschrieben, seid ihr damit einverstanden? :)für besonders glücklich formuliert halte ich das nicht.
Wenn man lokalisierte Photonen betrachtet, bei denen die zugehörige Feldkonfiguration ein räumlich begremztes Wellenpaket ist, kann man jedes einzelne davon in der Tat als eine Art Lichtblitz betrachten.
Der "Prototyp" des Photons ist aber das monofrequente Photon - und das ist räumlich vollkommen delokalisiert und damit alles andere als ein Lichtblitz.
Wenn man verstehen will, was man sich unter Photonen vorzustellen hat, sollte man sich erst ein Stück weit mit klassischer Elektrodynamik, insbesondere mit Modenzerlegung des Strahlungsfeldes, und mit dem klassischen und quantenmechanischen harmonischen Oszillator befassen.
A[n']Plötzlich graut mir da ein fürchterlicher Gedanke, ist etwa alles was ich die letzten drei Jahre in Physik gehört habe, nur eine einfache Erklärung weil für mehr nicht genug Zeit ist?teilweise sicherlich.
Pinoccio
2005-05-11, 18:01:22
...und an der Uni hört Mathe auch irgendwann auf, Spaß zu machen :wink:.NEIN! Mathe studieren macht immer Spaß!
mfg Sebastian
Vedek Bareil
2005-05-11, 18:38:48
A[n']Argh sry, habe aber eh noch eine Frage:
Irgendwie lustig, die Berechnung des Radius eines Wasserstoffatoms hat doch etwas mit dem Bohrschen Atommodell zu tun genauso wie Heißenbergs Unschärferelation, und obwohl das Modell nicht stimmt, können doch beide Erkenntnisse als richtig angenommen werden.wenn das Modell nicht stimmt, kann man es auch nicht als richtig annehmen.
Man kann eigentlich zwei Dinge tun:
1) annehmen, daß es eine "richtige" Theorie gibt, die die Natur "richtig" beschreibt. Man kann dann noch wählen, ob man annehmen will, daß diese Theorie noch zu entdecken ist, oder eine der heute bereits bekannten Theorie als so weit richtig ansehen, etwa die Quantentheorie. Nimmt man die Quantentheorie als richtig an, dann folgt daraus, daß das Bohrsche Atommodell falsch sein muß. Z.B. weil es die Existenz von Bahnen annimmt, daß es der Quantentheorie zufolge nicht gibt.
2) es machen wie Stephen Hawking: in jeder Theorie nur eine mehr oder weniger gute Beschreibung der Natur sehen, wobei sich die Güte der Beschreibung danach richtet, wie viele experimentell überprüfbare Vorhersagen gemacht werden und wie gut diese mit den experimentellen Daten übereinstimmen. Die Frage, ob die Bohrschen Bahnen wirklich existieren oder was Photonen sind, stellt sich dann nicht.
Aus deinen Frage wage ich entnehmen zu können, daß du eher zu 1) tendierst ;)
A[n']Achja, beim Test habe ich geschrieben das man Elektronen mithilfe der Hauptquantenzahl (nummer der Schale), Nebenquantenzahl (Drehimpuls) und dem Spin bestimmen kann.du hast die magnetische Quantenzahl vergessen.
Es gibt die Bahndrehimpulsquantenzahl l, die das Quadrat des Bahndrehimpulses angibt: L^2 = l(l+1) hquer^2.
Die sog. magnetische Quantenzahl gibt eine der drei Komponenten des Bahndrehimpulses (der ist ja ein Vektor), typischerweise die z-Komponente, an. Magnetisch heißt sie, weil von ihr abhängt, wie groß die Energie des Elektrons bei Anliegen eines äußeren Magnetfeldes ist (Stichwort Zeeman-Effekt).
Die Spinquantenzahl ist im Grunde ebenfalls eine magnetische Quantenzahl, nur daß sie statt einer Komponente des Bahndrehimpulses eine des Spins (Eigendrehimpulses) angibt. Eine weitere Quantenzahl für das Quadrat des Spins wäre nicht sinnvoll, daß dieses immer gleich groß ist.
Vedek Bareil
2005-05-11, 18:50:04
Die Nebenquantenzahl gibt an, in welcher "Unterschale" man sich befindet. Man stellt nämlich fest, dass nicht alle Elektronen auf der L-Schale dieselbe Energie besitzen. Spätestens ab da macht es dann eigentlich keinen Sinn mehr, am Bohr-Modell festzuhalten.AFAIK läßt sich die unterschiedliche Energie bei unterschiedlicher Nebenquantenzahl auf relativistische Korrekturen zurückführen, die man auch im Bohrschen Modell machen kann.
Ohne solche Korrekturen liefert auch die Schrödinger-Gleichung gleiche Energie für Elektronen mit gleicher Haupt-, aber unterschiedlicher Nebenquantenzahl.
Maßgeblich für das Scheitern des Bohrschen Modells war die Entdeckung, daß es Energieniveaus mit Nebenquantenzahl l=0 gab, auf denen also der Bahndrehimpuls verschwand. Das war mit Bohrschen Bahnen nicht vereinbar, die mußten zwingend einen Bahndrehimpuls haben.
Vedek Bareil
2005-05-11, 19:03:09
Doch genau das. Das Licht ist immer und überall gleich schnell. Wenn du im Zug einen Ball in Fahrtrichtung wirfst, dann siehst du ihn meinet wegen mit v_ball fliegen. Ein Außenstehender sieht ihn mit v_ball + v_zug fliegen. Jedenfalls, wenn man in der klassischen Physik bleibt. Das Licht siehst du im Zug mit v_licht sich ausbreiten. Ein Außenstehender sieht das Licht sich jedoch nicht mit v_licht + v_zug, wie man es sich in der klassischen Physik vorstellen würde, sondern auch mit v_licht ausbreiten. auch nach der klassischen Physik hätte sich, legte man die klassische Äthertheorie zugrunde, das Licht für den Außenstehenden mit v_licht ausgebreitet.
In der Äthertheorie war die Geschwindigkeit des Lichts relativ zu dessen Ausbreitungsmedium, dem Äther, immer gleich groß, unabhängig von der Bewegung der Quelle. Lediglich die ballistische Lichttheorie kannte eine Abhängigkeit von der Bewegung der Quelle. In der wäre die Geschwindigkeit tatsächlich v_licht+v_zug gewesen. Die ballistische Theorie basierte aber auf der Annahme eines Teilchencharakters des Lichts, und als Anfang des 19. Jahrhunderts dessen Wellennatur nachgewiesen werden konnte, wurde sie zugunsten der Äthertheorie fallengelassen.
Die entscheidende Erkenntnis der relativistischen Physik war, daß die Lichtgeschwindigkeit nicht nur von der Bewegung der Quelle, sondern auch von der des Beobachters unabhängig ist, im Widerspruch zur Äthertheorie wie auch zur ballistischen Theorie.
Kurz zusammengefaßt:
Ballistische Theorie: Lichtgeschwindigkeit abhängig von Relativbewegung zwischen Quelle und Beobachter
Äthertheorie: Lichtgeschwindigkeit unabhängig von Bewegung der Quelle, aber abhängig von Relativbewegung des Beobachters zum Äther
Relativitätstheorie: Lichtgeschwindigkeit unabhängig von Bewegung der Quelle wie auch des Beobachters
p]A[n
2005-05-11, 21:15:24
Aha sehr geil das alles :)
Was machst du wenn du nicht im 3d-center forum surfst Vedek Bareil?
Das heißt also das unser Physiklehrer bestimmte Dinge einfach gar nicht weiß weil er "nur" Lehramt studiert hat?
Wann spaltet sich das ab?
Mfg Pan
A[n']Aha sehr geil das alles :)
Was machst du wenn du nicht im 3d-center forum surfst Vedek Bareil?
Das heißt also das unser Physiklehrer bestimmte Dinge einfach gar nicht weiß weil er "nur" Lehramt studiert hat?
Wann spaltet sich das ab?
habt ihr das mit den Schalen 1s 2s usw in Physik oder in Chemie gelernt?
Rainer
cyjoe
2005-05-11, 22:02:46
A[n']Aha sehr geil das alles :)
Was machst du wenn du nicht im 3d-center forum surfst Vedek Bareil?
Das heißt also das unser Physiklehrer bestimmte Dinge einfach gar nicht weiß weil er "nur" Lehramt studiert hat?
Wann spaltet sich das ab?
Mfg Pan
Die Lehrer müssen (zumindest bei uns) sich auch die QM-Vorlesungen reinziehen. Die Mathe/Physik-Lehrer haben einen viel pralleren Stundenplan also wir Dipl-Phys-Studenten. Gelernt müssten sie's also haben, aber man vergisst halt schnell, wenn man nicht ständig damit zu tun hat. Es geht auch nicht so sehr darum, ob der Lehrer es weiß, sondern was das Kultusministerium in den Lehrplan schreibt.
A[n']Aha sehr geil das alles :)
Was machst du wenn du nicht im 3d-center forum surfst Vedek Bareil?
Das heißt also das unser Physiklehrer bestimmte Dinge einfach gar nicht weiß weil er "nur" Lehramt studiert hat?
Wann spaltet sich das ab?
Mfg Pan
Die richtig große Spaltung von Diplom und Lehramtsstudiengang kommt i.A. nach dem Vordiplom/Zwischenprüfung im 4. Semester. Beim Lehramtsstudiengang kann eben nicht alles behandelt werden, da die Leute auch Didaktik lernen müssen und natürlich immer noch mindenstens einen 2.Studiengang belegen müssen. Bei merkwürdigen Kombos wie Physik/Geschicht Chemie/Sozialkunde können die Lehrämtlern teilweise ganze Hauptvorlesungen nicht richtig besuchen, da natürlich die Studienpläne von naturwissenschaftlichen Fakultäten und sozialwissenschaftlichen Fakultäten nicht aufeinander abgestimmt werden können.
Generell muß ich aus meiner Uni-Zeit sagen, die Lehramtskandiaten für Physik/Chemie waren nie die großen Leuchten und fielen leistungsmäßig deutlich hinter die Diplomstudenten.
Die richtig große Spaltung von Diplom und Lehramtsstudiengang kommt i.A. nach dem Vordiplom/Zwischenprüfung im 4. Semester. Beim Lehramtsstudiengang kann eben nicht alles behandelt werden, da die Leute auch Didaktik lernen müssen und natürlich immer noch mindenstens einen 2.Studiengang belegen müssen. Bei merkwürdigen Kombos wie Physik/Geschicht Chemie/Sozialkunde können die Lehrämtlern teilweise ganze Hauptvorlesungen nicht richtig besuchen, da natürlich die Studienpläne von naturwissenschaftlichen Fakultäten und sozialwissenschaftlichen Fakultäten nicht aufeinander abgestimmt werden können.
Generell muß ich aus meiner Uni-Zeit sagen, die Lehramtskandiaten für Physik/Chemie waren nie die großen Leuchten und fielen leistungsmäßig deutlich hinter die Diplomstudenten.
kann's nur für die Chemiker sagen, dort unterscheidet(e?) (neuer Studienplan seit einigen Jahren) sich Diplom und Lehramtsstudium schon vor dem Vordiplom. z.B. so Quantenmechanischer Krams fehlte nahezu völlig.
Rainer
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