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h eine Naturkonstante, aber warum?
 
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Krachi



Anmeldungsdatum: 26.02.2012
Beiträge: 215

Beitrag Krachi Verfasst am: 17. Sep 2012 22:19    Titel: h eine Naturkonstante, aber warum? Antworten mit Zitat

Warum ist h eine Naturkonstante und nicht?

Mein Erklärung ist folgende:
Wäre h keine Konstante, so würde auch die Annahme, dass Energie gequantelt ist, nicht mehr stimmen. Ich verstehe die Plank-Konstante so, dass sie sozusagen immer eine Frequenz mit derselben Energieportion multipliziert. Alles ist ein Vielfaches der Grundenergie. Es widerspräche den Experimenten, die bewiesen haben, dass Lichtenergie in Portionen ankommt und nicht kontinuierlich über Wellen verteilt.

verändert zwar die Gesamtenergie, jedoch nicht die Differenzen der unterschiedlichen Frequenzen zueinander. Also egal wie viel Ablösearbeit verrichtet wird, es bleibt immer derselbe Gesamtenergieunterschied einzelner Lichtsorten unterschiedlicher Frequenzen zueinander.

Verbessert mich, wenn ich Stuss erzähle. Hammer
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Sep 2012 22:33    Titel: Antworten mit Zitat

Ich nehme an, du gehst aus von der Gleichung für den photoelektrischen Effekt



Die Austrittsarbeit ist zunächst mal keine Naturkonstante, da sie materialabhängig ist. h ist eine Naturkonstante, da sie für alle Materialien und Frequenzen identisch ist. Das wären sozusagen die (minimalen) experimentellen Hinweise.

Eine Quantelung beobachtet man im Photoeffekt übrigens nicht, dies ist bereits eine Deutung; es gibt im Photoeffekt nirgendwo ein diskretes Energiespektrum. Es ist auch nicht so, dass die Energie gequantelt wäre - sie ist es nicht, es sind beliebige Energien möglich, allerdings nicht für ein und die selbe Wellenlänge.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Krachi



Anmeldungsdatum: 26.02.2012
Beiträge: 215

Beitrag Krachi Verfasst am: 17. Sep 2012 22:35    Titel: Antworten mit Zitat

Und was gibt mir dann das plank'sche Wirkungsquantum? Diese Konstante ergibt sich ja im Prinzip aus den Steigungen der Energien bei unterschiedlichen Frequenzen. Aber was genau sagt sie mir? Bzw. was wäre, wenn sie keine Konstante wäre?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Sep 2012 22:40    Titel: Antworten mit Zitat

In diesem einen Versuch ergibt sie dir "nur" das: die Steigung. Und sie gibt dir einen Anhaltspunkt, dass ein einzelnes Photon (als Teilchen) einer bestimmten Frequenz immer eine bestimmte Energie tragen muss. Dass h tatsächlich eine universelle und nicht auf andere Konstanten zurückführbare Naturkonstante ist, ergibt sich erst aus weiteren Experimenten sowie theoretischen Überlegungen
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Jannick



Anmeldungsdatum: 25.07.2012
Beiträge: 107

Beitrag Jannick Verfasst am: 17. Sep 2012 22:43    Titel: Antworten mit Zitat

Diese Konstante spielt auch bei vielen anderen Dingen, z.b. dem Energiespektrum der Atome eine wichtige Rolle. Dies liegt daran, dass sie in der fundamentalen Glg. der Quantenmechanik, der Schrödingerglg. auftaucht.
Deine Frage was wäre, wenn h nicht konstant wäre ist etwas komisch, da du ja dann sagen musst von was sie abhängt. Für die Energie eines Photons kommt ja dann nur die Frequenz als abhängigkeit in Frage wodurch die Formel dann anders aussähe. Wenn h also von f in nicht analytisch angebarer Form abhinge müsste man eben eine Tabelle mit Werten von h angeben.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Sep 2012 06:48    Titel: Antworten mit Zitat

Eine Abhängigkeit h(f) wäre in der Tatseltsam, aber es könnte ja auch andere Abhängigkeiten geben.

Es ist aber so wie Jannik sagt, nur die universelle Anwendbarkeit und Konstanz von h in mehreren verschiedenne Experimenten zeigt, dass es sich dabei um eine echte Naturkonstante handelt.

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franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 18. Sep 2012 08:43    Titel: Antworten mit Zitat

Zur Geschichte eine kleine Anmerkung: Nach Strahlungsmessungen von Rubens und Kurlbaum im Sommer 1900 gab Planck nach einem Vortrag von Kurlbaum am 19.10. sein "glücklich erratene" Interpolationsformel des Strahlungsgesetztes bekannt, anfangs noch mit zwei Konstanten C und c und in seinem berühmten Vortrag vor der DPG am 14.121900 wurde daraus das h für "hilf".
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Sep 2012 12:02    Titel: Antworten mit Zitat

Und noch eine Anmerkung: Planck nahm nicht an, dass die Lichtenergie eines Photons immer gemäß E = hf gequantelt sein muss; er nahm lediglich an, dass die Aussendung von el.-mag. Wellen durch die Wandungen des Hohlraums (des schwarzen Körpers) in derartigen Quanten erfolgt. Die eigtl. Quanmtelung gemäß E = hf führte Einstein 1905 in seiner Arbeit zum photoelektrischen Effeklt ein. Ob Einstein h bereits 1905 als Naturkonstante betrachtete, oder ob sich dies erst im Zuge der QM (ca. 20 Jahre später) ergab, müsste man nachforschen.
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franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 18. Sep 2012 17:01    Titel: Antworten mit Zitat

OT
TomS hat Folgendes geschrieben:
Die eigtl. Quanmtelung gemäß E = hf führte Einstein 1905 in seiner Arbeit zum photoelektrischen Effeklt ein.

Wenn ich diese Arbeit überfliege, scheint das hf noch garnicht vorzukommen, statt dessen (?).

PS Ich finde die die mäandernden Wege der Physikgeschichte außerordentlich spannend.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Sep 2012 21:00    Titel: Antworten mit Zitat

Einstein verwendet bei seiner Diskussion des Planckschen Strahlungsgesetzes



als dimensionslose Größe; wir schreiben heute



\nu und die Frequenz f sind dabei identisch.

Außerdem verwendet Einstein beim photoelektrischen Effekt



P steht dabei für die materialspezifische Austrittsarbeit. Einstein spricht auch von Energiequanten.

Einstein schreibt letztlich nichts über sein \beta.

Jetzt müsste man mal Plancks Orginalarbeit anschauen. Siehe hier: http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/historic-papers/1901_309_553-563.pdf

Nun, Planck nennt die vor Gleichung (11) und in Gleichung (15) eingeführte Konstante h tatsächlich eine Naturkonstante.

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