Radialfunktion des Wasserstoffs (2)

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Normaler Zeeman-Effekt

Der Zeeman-Effekt beschreibt die Aufspaltung von Spektrallinien unter Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes auf das emittierende Atom. Die Aufspaltung der Spektrallinien wurde erstmals von dem Physiker Pieter Zeeman 1896 bei der Untersuchung der Spektrallinien von Natrium unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes beobachtet. Die Auswirkungen des Effekts sind klein und erfordert für deren Untersuchung Spektralapparate mit sehr hoher Auflösung. Schon kurz nach der Entdeckung konnte Hendrik Antoon Lorentz den Zeeman-Effekt mit der klassischen Elektronentheorie weitgehend erklären, auch wenn erst die Quantenmechanik eine vollständige Beschreibung liefert. Im Folgenden wird die Betrachtung auf den normalen Zeeman-Effekt eingeschränkt, der nur auftritt, wenn sich der Gesamtspin aller Elektronen eines Atoms zu Null addiert. Ein von außen angelegtes Magnetfeld wirkt dann nur noch auf den Bahndrehimpuls der Elektronen.

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Beispiel zum Photoeffekt bei Kalium

Licht mit eine Wellenlänge von 300 nm falle auf Kalium. Die emittierten Elektronen haben eine maximale kinetische Energie Ekin = 2,03 eV. Berechnet werden sollen im folgenden

  • die Energie der einfallenden Photonen und die Austrittsarbeit für Kalium,
  • die maximale kinetische Energie der emittierten Elektronen, wenn das einfallende Licht eine Wellenlänge von 430 nm besitzt sowie
  • die Grenzwellenlänge des Photoeffekts für Kalium.

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Räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte des Elektrons im Wasserstoffatom

[latexpage] Graphische Darstellung der räumlichen Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte $\left|\psi(x;z)\right|^2$ des Elektrons im Wasserstoffatom. Die Farbe gibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte ($\left|\psi(x;z)\right|^2$) wieder, wobei die Maßstäbe für die Farbskala in den einzelnen Abbildungen unterschiedlich sind…

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Ladungsdichteverteilung in vollbesetzten Elektronenschalen

Im Modell unabhängiger Teilchen erfolgt die Beschreibung jedes Elektrons durch eine Bahn-Wellenfunktion \psi_{n,l,m}. Die zugehörige räumliche Ladungsdichteverteilung ist durch \varrho(r,\vartheta,\varphi) = e\left|\psi_{n,l,m}\right|^2 gegeben. In dieser kurzen Betrachtung soll am Beispiel der L-Schale (n = 2) gezeigt werden, dass bei voller Besetzung der Elektronenschale, d. h. eine Besetzung mit 2n2 Elektronen, die gesamte zeitlich gemittelte Ladungsdichteverteilung kugelsymmetrisch ist.

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Grundlagen Quantenmechanik und Statistik

Im Rahmen einer SHK-Stelle am Institut für Theoretische Physik, Weltraum- und Astrophysik (TP4) der Ruhr-Universität Bochum habe ich das Manuskript zur Vorlesung „Grundlagen der Quantenmechanik und Statistik“, gehalten von PD Dr. Horst Fichtner, in LaTeX gesetzt.

Die für das Skript erstellten Graphiken sind in meinem Graphikarchiv in verschiedenen Formaten verfügbar und sind hier nachfolgend aufgeführt. Die angegebenen Abbildungsnummern beziehen sich dabei auf die Nummern im Skript (Version 1.0).

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Radialfunktion des Wasserstoffs (1)

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Radialaufenthaltswahrscheinlichkeit beim Wasserstoff

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Tunneleffekt

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Planck’sches Strahlungsgesetz

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Kastenpotential

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Harmonischer Oszillator

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Elektronenbahn als stehende Welle

PSTricks-SourceVerwendet in Skript: Grundlagen der Quantenmechanik und StatistikVogd, Werner. Von der Physik zur Metaphysik - Eine soziologische Studie zum Deutungsproblem der Quantentheorie. Velbrück Verlag. 2013. ISBN: 978-3-942393-51-5

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Doppelspaltexperiment – Quanten

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