Unschärferelation Flashcards
(13 cards)
Was besagt das Konzept des Welle-Teilchen-Dualismus?
Dass Teilchen (z. B. Photonen, Elektronen) sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften zeigen – je nach Experiment oder Beobachtungsart.
Welcher Physiker formulierte die Unschärferelation?
Werner Heisenberg
Was beschreibt die Heisenbergsche Unschärferelation?
Sie besagt, dass der Ort (Δx) und der Impuls (Δp = m·v) eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmt werden können.
Wie lautet die mathematische Form der Unschärferelation?
Δx · Δp ≥ h / (4π)
(h = Plancksches Wirkungsquantum: 6,626·10⁻³⁴ J·s)
Was ist die physikalische Konsequenz der Unschärferelation?
Es existiert eine fundamentale Grenze der Messgenauigkeit: Je genauer man den Ort kennt, desto ungenauer ist der Impuls – und umgekehrt.
Warum ist die Bestimmung von Ort und Impuls eines Teilchens in der Quantenmechanik problematisch?
Weil laut Heisenbergscher Unschärferelation Ort und Impuls nicht gleichzeitig exakt bestimmbar sind – es bleibt immer eine gewisse Messungenauigkeit (Unschärfe) bestehen.
Wie groß ist die Mindestunschärfe bei der Bestimmung von Ort und Impuls?
Sie beträgt mindestens h / (4π), wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist.
Was bedeutet es, dass Ort und Impuls komplementär zueinander sind?
Je genauer der Ort eines Teilchens bestimmt ist, desto ungenauer ist der Impuls – und umgekehrt. Es ist ein Kompromiss zwischen den beiden Größen notwendig.
Wie zeigt sich der Welle-Teilchen-Dualismus in der Ortsbestimmung?
Um den Ort eines Teilchens sehr genau zu bestimmen, muss man es als Welle mit einer unbestimmten Wellenlänge betrachten – was eine unscharfe Impulsbestimmung zur Folge hat
Warum „verhält“ sich ein Elektron bei Beobachtung wie ein Teilchen?
Weil zur Ortsermittlung ein Lichtquant (Photon) auf das Elektron trifft, was dessen Impuls verändert – dadurch zeigt es sich als Teilchen. Dies ist ein Beispiel für die Comptonstreuung und die Konsequenz der Unschärferelation.
Wie hängt die Ortsunschärfe Δx mit der Wellenlänge des verwendeten Lichts zusammen?
Je kleiner die Wellenlänge des Lichts, desto genauer kann der Ort des Elektrons bestimmt werden – allerdings führt dies zu einer größeren Impulsunschärfe Δmv.
Warum ist die Unschärferelation im Alltag irrelevant?
Weil die durch Messung verursachten Unschärfen auf makroskopischer Ebene verschwindend klein sind und keine messbaren Auswirkungen haben.
Was bedeutet es, dass die Ortsunschärfe eines Elektrons im Wasserstoffatom größer als das Atom selbst sein kann?
Antwort:
Das bedeutet, dass der Ort des Elektrons nicht genau bekannt ist – es ist über das ganze Atom „verschmiert“. Eine klassische Vorstellung von „Bahnen“ ist in der Quantenmechanik nicht möglich.
