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Dieser Post hätte einer Serie gören sollten, in der ich versuche, einfache Ideen von der Quantentheorie sehr kurz und schnell zu erklären. Leider habe ich dieses ziel nie erfolgt.
Dieser Post enthält wahrscheinliech VIELE grammatische Fehler, viele entschuldigungen dafür (ᵕ—ᴗ—)
Ich habe möglicherweise niemals vorher so viel auf Deutsch geschrieben - besonders über der Physik! Wenn es in diesem Post grammatische Fehler gibt, oder irgendetwas falsch oder schwer zu verstehen ist, sag mir bitte Bescheid. Man kann in der Startseite meiner Seite meine Kontakte finden.
Vielleicht sollten wir mit der Geschichte der Theorie anfangen, uns zu motivieren...
Im Jahr 1900 gab es ein großes Problem in der Physik: Die Ultraviolett-Katastrophe. Laut der Mathematik der klassischen Physik würdet ein Schwarzer Körper (ein idealisierte Körper, dass alle auftreffende elektromagnetische Strahlung jeglicher Wellenlänge völlig absorbiert) im thermischen Gleichgewicht unendliche Energie ausgeben, während die Wellenlänge kurzer wird. Das war, natürlich, nicht der Fall. Also was hat denn so falsch in der Physik geläuft, wenn ihre Prädiktionen für die längere Wellenlänge doch so genau wären?
Der Physiker Max Planck hat aber durch einem "mathematischen Trick" eine Lösung gefunden. Wenn man dass die Energie im "stufe"/"packeten" beschreibt, kann man
schreiben, worin E für die Energie steht, f für die Frequenz steht, n eine Ganzzahl ist, und h eine physikalische Konstante ist. Öfter seht man E = hf.
Dieser diskreten Werten - z.B die Energie in diesem Fall - nennt man "Quanten."
5 Jahren später würde Einstein die Idee von "Quanten" benutzen, um den Photoelektrischen Effekt (die Herauslösung der von Elektronen aus einer Halbleiter- oder Metalloberfläche durch Bestrahlung) zu erklären. Jede Quante des Lichts (ein Photon) erhält energie hf, wie ein Teilchen (sehr wichtig!), und nach die Energie dieses Photons aufgenommen wird, könnte Elektronen abgenommen werden.
Also, das Licht funktionert wie ein Teilchen, nicht wahr? Nicht so einfach. In andere Experimenten funktionert das licht genau wie eine Welle. Das nennen wir das "Welle-Teilchen-Dualismus," und es geht nicht nur um das Licht, sondern Elektronen, Protonen, usw.
Louis DeBroglie, um diesen Effekt zu breschreiben, hat so hergeleitet (na ja, nicht genau so, aber... :þ):
Mit dieser Gleichung können wir Teilchen wie Welle mit Wellenlänge lambda beschreiben, aber brauchen wir mehr - die Schrödingergleichung.