De Broglie-Wellen

  • Physik Q3
  • sp, 24.11.2016

Der Ausgangspunkt

  • Licht hat Welleneigenschaften: Interferenz, Beugung, Polarisation
  • Aber: Licht hat auch Teilcheneigenschaften → Photoeffekt!

Welleneigenschaften

. . . beschreiben wir durch die Größen

  • Frequenz f und
  • Wellenlänge λ

Teilcheneigenschaften

. . . beschreiben wir durch die Größen

  • Energie E und
  • Impuls p

Verknüpfung zwischen Energie und Frequenz

  • über das Plancksche Wirkungsquantum h
  • Die Energie ist gequantelt, d. h. es gibt Energieportionen.
  • E = h ⋅ f

Verknüpfung zwischen Impuls und Wellenlänge

  • über das Plancksche Wirkungsquantum h
  • $$ p = \frac {h} {\lambda} $$
  • oder $$ \lambda = \frac {h} {p} $$

Elektronen

  • . . . haben Teilcheneigenschaften.
  • Nachweis: J. J. Thomson → 1897
  • Durch: Untersuchung der Kathodenstrahlung
    (= Elektronenstrahl)

De Broglie

  • . . . fragt sich (1923): Wenn Photonen Teilchen- und Welleneigenschaften haben,
  • warum hat dann nicht auch Materie (→ Elektronen!) Teilchen- und Welleneigenschaften?
  • → kühne Hypothese!
  • Gesucht: ein Experiment zum Nachweis der Welleneigenschaften von Elektronen!

Davisson-Germer-Experiment

  • Streuen 1927 einen Elektronenstrahl an einem Kristall.
  • Ergebnis: Ein Interferenzmuster!
  • → Elektronen verhalten sich also wie elektromagnetische Strahlung!

Nachtrag

  • G. P. Thomson streute Elektronen 1927 an einer Graphitschicht, Ergebnis: Ein Interferenzmuster!
  • G. P. Thomson: Sohn von J. J. Thomson . . .
  • Doppelspaltversuch mit Elektronen?
  • Technisch anspruchsvoll!
  • Erst 1959 durch Claus Jönsson (Uni Tübingen)

Quellen

  • Die Jahreszahlen wurden mit Wikipedia überprüft.
  • Das Thema im Buch: S. 229 - 231 (= Kapitel 6.1.4)

Ende