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[quote="Tine"]Mein Lehrer hat mir folgende Stichpunkte gegeben die ich einarbeiten soll: historische Entwicklung Welle Teilchen Dualismus Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte Quantenzahlen heisenbergsche Unschärferelationstheorie Aufbau Periodensystem (exemplarisch) Ich weiß nicht so recht wie ich die Präsentation aufbauen soll. Habe mir überlegt das ich zur historischen Entwicklung einen Zeitstrahl mit Powerpoint mache und dann mit dem Orbitalmodell ende. Mein größtes Problem ist das ich nicht verstehe wenn ein Orbital eine stehende Welle ist, wieso kann man es dann auch als Teilchen betrachten. Wo besteht ein zusammenhang zwischen stehender Welle und Teilchen? Außerdem bin ich mir mit dem Periodensystem unsicher. Soll ich den allgemeinen Aufbau erklären oder mir ein Element aussuchen und aufzeigen wie man an diesem Element die Quantenzahlen errechnet?[/quote]
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TomS
Verfasst am: 13. Apr 2012 15:35
Titel:
Das kannst du machen - aber ein Zeitstrahl als Text tut's auch erstmal (wie gesagt - schöner wohnen kommt zum Schluss ;-)
Tine
Verfasst am: 13. Apr 2012 15:30
Titel:
Ok.. vielen Dank erstmal für die Hilfe.
Ich werde in den nächsten Tagen eine Skizze erstellen.
Kann ich die hier hochladen und du schaust sie mal an und gibst mir mögliche Verbesserungsvorschläge?
TomS
Verfasst am: 13. Apr 2012 14:12
Titel:
Tine hat Folgendes geschrieben:
historische Entwicklung
Welle Teilchen Dualismus
Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte
Quantenzahlen
heisenbergsche Unschärferelationstheorie
Aufbau Periodensystem (exemplarisch)
historische Entwicklung:
Zeitstrahl mit den wesentlichen Atommodellen, Experimenten etc. ist sicher gut; aber du musst dann natürlich auch zu einigen Punkten kurz was sagen können
Welle Teilchen Dualismus:
Zwei Experimente vorstellen, wovon eines den Wellen- eines den Teilchencharakter von Elektronen verdeutlich; Bsp.:
Photoeffekt zum Teilchencharakter;
Experiment von Möllenstedt und Jönsson zur Intereferenz von Elektronen am Doppelspalt (evtl. kennst du auch ein anderes Experiemnt zum Wellencharakter)
Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte:
Das musst du einfach verstehe; stell dir eine schwingende Saite vor, dann eine schwingende Membran, und dann ein schwingendes Etwas im 3-dim. Raum ;-)
Aus der Wellenfunktion berechnet man dann die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte; diese darfst du dir als eine Art Wolke mit im Raum variierender Dichte vorstellen (eben wie die von mir verlinkten Bilder)
heisenbergsche Unschärferelationstheorie:
Wen du verstanden hast, was die Wellenfunktion bedeutet, dann siehst du auch, dass zumindest der Ort des Elektrons unscharf ist; dieser Aspekt passt evtl. nicht so ganz in den Aufbau des Referates
Quantenzahlen:
Erklärung der Quantenzahlen nlm bzw. des Schemas 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, … anhand der Orbitale im Wasserstoffatom
Aufbau Periodensystem (exemplarisch):
So wie von mir beschrieben exemplarisch die Elektronenkonfigurationen der ersten Elemente aufbauen; wichtig: Hundsche Regeln, Pauli-Prinzip (immer nur max. zwei Elektronen in einem Orbital, …)
Tine hat Folgendes geschrieben:
Ich weiß nicht so recht wie ich die Präsentation aufbauen soll.
Habe mir überlegt das ich zur historischen Entwicklung einen Zeitstrahl mit Powerpoint mache und dann mit dem Orbitalmodell ende.
Ja, sicher nicht schlecht; packe alle wesentlichen Aspekte und Experimente die in deinem Referat vorkommen (und die ihr besprochen habt) in den Zeitstrahl
- Plancksches Strahlunmgsgesetz (+ Vorläufer)
- Photoeffekt
- Comptoneffekt
- …
- Bohrsches Atommodell
- quantenmechanisches Atommodell
- …
Der Zeitstrahl ist dann sozusagen deine erste Folie und deine Gliederung
Verschwende aber deine Zeit nicht gleich mit Power Point sondern schreib dir zunächst die grobe Struktur auf damit du insbs. die Argumentation selbst drauf hast; optisch hübsch machen kommt zuletzt
Tine hat Folgendes geschrieben:
Mein größtes Problem ist das ich nicht verstehe wenn ein Orbital eine stehende Welle ist, wieso kann man es dann auch als Teilchen betrachten.
Wo besteht ein zusammenhang zwischen stehender Welle und Teilchen?
Wenn du dir das nicht vorstellen kannst, dann bist du da in guter Gesellschaft ;-)
Streitgespräch zwischen Schrödinger und Bohr bei dem nach Heisenberg "die tiefligende Schwierigkeit der Atomtheorie unerbittlich bis in die feinsten Einzelheiten durchgesprochen wurden und in denen Bohr nicht eher ruhte, als bis der Kern des Problems bloßgelegt war."
Schrödinger: "Wenn es doch bei dieser verdammten Quantenspringerei bleiben soll, so bedaure ich, mich überhaupt jemals mit der Quantentheorie abgegeben zu haben."
Bohr daraufhin: "Aber wir anderen sind Ihnen doch dankbar so dankbar dafür, daß Sie so endlich viel zur Klärung dieser schrecklich schwierigen Probleme beigetragen haben."
(Bau das ein)
Evtl. hast du die Möglichkeit, mal in das Buch „der Teil und das Ganze“ von heisenberg reinzuschauen – sehr empfehlenswert!
Im Ernst, das ist (!) genau der Kernpunkt des Welle-Teilchen-Dualismus. Bestimmte Aspekte (Interferenz) sind nur durch Wellendarstellungen beschreibbar und werden in der modernen Quantenmechanik eben mit Wellenfunktionen und der Schrödingergleichung beschrieben. Andere Aspekte (Photoeffekt, Comptoneffekt) können genau so nicht beschrieben werden, sie folgen gerade nicht dem mathematischen Wellenmodell:
Also ist (besser: erscheint) das Elektron in gewisser Weise sowohl als Welle als auch als Teilchen, aber eben nie gleichzeitig bzw. nie im selben Experiment. Die beiden Aspekte schließen sich ja gerade gegenseitig aus.
Streng genommen ist (!) das Elektron keines von beiden, es erscheint eben nur in bestimmten Experimente als das eine oder das andere; die moderne mathematische Beschreibung (im Rahmen der Quantenfeldtheorie - Ausblick am Ende des Zeitstrahls ;-) ist sehr abstrakt und hat weder mit dem einen noch mit dem anderen viel zu tun.
Tine
Verfasst am: 13. Apr 2012 13:09
Titel:
Mein Lehrer hat mir folgende Stichpunkte gegeben die ich einarbeiten soll:
historische Entwicklung
Welle Teilchen Dualismus
Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte
Quantenzahlen
heisenbergsche Unschärferelationstheorie
Aufbau Periodensystem (exemplarisch)
Ich weiß nicht so recht wie ich die Präsentation aufbauen soll.
Habe mir überlegt das ich zur historischen Entwicklung einen Zeitstrahl mit Powerpoint mache und dann mit dem Orbitalmodell ende.
Mein größtes Problem ist das ich nicht verstehe wenn ein Orbital eine stehende Welle ist, wieso kann man es dann auch als Teilchen betrachten.
Wo besteht ein zusammenhang zwischen stehender Welle und Teilchen?
Außerdem bin ich mir mit dem Periodensystem unsicher. Soll ich den allgemeinen Aufbau erklären oder mir ein Element aussuchen und aufzeigen wie man an diesem Element die Quantenzahlen errechnet?
TomS
Verfasst am: 13. Apr 2012 12:55
Titel:
Zu 1.
Die quantenmechanische Wellenfunktion (z.B. die im Wasserstoffatom) beschreibt eine dreidimensionale Schwingung, also eine Welle, die an jedem Ort im Raum ein Amplitude hat (wie eine Schall- oder Dichtewelle). Lässt man die dritte Dimension weg und zeichnet den Betrag der Amplitude über der Ebene, so erhält man folgende Bilder.
http://media.web.britannica.com/eb-media/83/5683-004-1BA01A0E.jpg
Betrachtet man die Zeitabhängigkeit, so schwingt die Welle einheitlich über den gesamten Raum mit einer festen Frequenz, die charakteristisch für die Energie des Zustandes ist. D.h. die Bilder entsprechen sozusagen einem Schnappschuss (wie bei einem Schnappschuss einer schwingenden Violinensaite - jedoch mit komplizierteren Wellenfunktion, also nicht einfach sinusförmig)
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffatom
Zu 2.
Hm. Das oben gesagte erklärt, wie einem Orbital letztlich mathematisch eine Wellenfunktion zugrunde liegt. Am Beispiel des Wasserstoffatoms ist es auf Abiturniveau schwierig, den Teilchenaspekt herauszuarbeiten; dieser ist leichter verständlich z.B. bei Photoeffekt.
Orbitale sind letztlich nur bestimmte (m.E. eher verwirrende!) Darstellungen dieser Wellenfunktionen (weißt du, wie man sie erhält?)
Man kann sich ein Orbital vorstellen als kleinstmögliches Volumen, innerhalb dessen die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons einen großen, fest vorgegeben Wert hat. Z.B. gibt man sich den Zustand 2p³ sowie die Wahrscheinlichkeit 90% vor und identifiziert im Raum Flächen konstanter Amplitude der Wellenfunktion (so wie bei Höhenlinien). Die Darstellung des 2p³ Orbitals ist dann ein Volumen, dessen Form und Größe durch die Wellenfunktion und die gewählte Wahrscheinlichkeit 90% definiert sind (so könnte man z.B. den Gipfelbereich der Zugspitze dadurch beschreiben, dass man vorgibt „Zugspitze“ und „nicht weniger als 10 Meter niedriger als der höchste Punkt).
http://de.wikipedia.org/wiki/Orbital
Zu 3.
Grob gesprochen kann man sich die Zustände der Elektronen eines komplizierteren Atoms wiederum als Orbitale vorstellen. Deren Form und Energie (sowie sogar die Reihenfolge sortiert nach Energie) ändern sich, aber die Klassifizierungsschemata bzw. Quantenzahlen wie 1s, 2s, 2p, … bzw. (nlm) mit n=1,2,3,…; l=0,1,2,…,n-1; m=-l, …, l-1, l
Bleiben weiterhin gültig.
In einem Atom mit N Elektronen werden nun diese Zustände „der Reihe nach“ also sortiert nach Energie mit jeweils maximal zwei Elektronen besetzt. Bei einfachen Atomen funktioniert das recht einfach:
H: 1e im 1s Zustand
He: 2e im 1s Zustand
Li: 3e, davon 2e im 1s und 1e im 2s
…
http://www.uniterra.de/rutherford/tab_orbi.htm
Die Besetzung folgt den sogenannten Hundschen Regeln.
http://de.wikipedia.org/wiki/Hundsche_Regeln
Tine
Verfasst am: 13. Apr 2012 11:57
Titel: Frage zum Atomorbitalmodell
Meine Frage:
Hallo,
ich hoffe wirklich mir kann jemand weiterhelfen. Ich stehe kurz vor meiner Abitur Präsentationsprüfung in Physik.
Mein Thema lautet: Erläutern Sie wie man die Orbitale im Kontext mit dem Welle Teilchen Dualismus erklären kann und wie prinzipiell das Periodensystem mit den Quantenzahlen geordnet ist.
Meine Ideen:
Ich verstehe das Thema eigentlich prinzipiell. Allerdings habe ich ein paar Fragen.
1. Wieso kann man Orbitale als stehende Welle bezeichnen?
2. Wie kann man Orbitale als Welle und Teilchen erklären?
3. Wie ist das mit dem Periodensystem gemeint? Ich weiß, was die Quantenzahlen sind und auch wie man sie findet, aber soll ich auch den allgemeinen Aufbau erklären oder wie soll ich da ran gehen?
Bitte helft mir