Quantenobjekt Elektron
Quantenphysik
Klasse 12, 13
- Können Teilchen Interferenzmuster erzeugen?
- Was bedeutet die De-Broglie-Wellenlänge?
Zum Ausprobieren: Quantenmünzwurf
Vergleichen Sie eine klassische Münze mit einem Qubit in Überlagerung.
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Rund 3 MB – im Mobilfunknetz kann das einen Moment dauern.
Simulation von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, lizenziert unter CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu)
Schlau Fassung
Das Elektron als Quantenobjekt
- DE BROGLIE (1924): Auch Materie hat Welleneigenschaften – \(\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{m v}\).
- Elektronenbeugung an Kristallen und der Doppelspaltversuch mit einzelnen Elektronen bestätigen das: Es entsteht ein Interferenzmuster – aufgebaut aus einzelnen Einschlägen.
- Anwendung: Das Elektronenmikroskop nutzt die winzige Wellenlänge schneller Elektronen für extreme Auflösung.
Aufgaben
- Berechne die De-Broglie-Wellenlänge eines Elektrons mit \(v = 10^7\,\mathrm{\frac{m}{s}}\).
Lösung
\(\lambda = \frac{6{,}63 \cdot 10^{-34}}{9{,}1 \cdot 10^{-31} \cdot 10^7} \approx 7 \cdot 10^{-11}\,\mathrm{m}\) – kleiner als ein Atomdurchmesser.