Was ist denn nun Licht? Von Maxwells elektromagnetischen Wellen zu gequetschten Photonen

  21.4 Arbeiten mit der Balmerformel 2 1.4.1 Das Spektrum des Wasserstoffs Sieht man sich die Spektren von Wasserstoffatomen an, so gibt es bei alle Bereichen eine Linienfolge, die einer konvergierenden Folge gleicht. Balmer   Im UV sehen wir alle Linien, die durch Quantensprünge auf oder von n = 1 ausgehen. Das ist die Lyman-Serie , entdedckt  1906.. Im sichtbaren Licht sehen wir von Rot bis Blau die Balmerserie . Alle Linien gehören zu Quantensprüngen, die von n= 2 ausgehen oder dort enden. Sie wurde schon 1885 untersucht. Für n=3 erhalten wir die Paschenserie im IR (1908 entdeckt), für n=4 die Brackettserie (1922)  und für n=5 die Pfundserie (1924), jeweils benannt nach ihren Entdeckern. systemphysik                         Die Balmerserie ist vom Schweizer Lehrer Johann Jacob Balmer (1825 - 1898) untersucht worden. Er unterrichtete an der Unteren Töchterschule in Basel. Wir diskutieremn jetzt nicht, wa...

 Wenn Elektronen sich irgendwie stabil um die Atomkerne herumbewegen, sie dabei aber eigentlich Energie über Radiowellen abstrahlen müssten, ja, dann geht das eben nicht. Bohr hatte die Idee, dass die "Bahnen" der Elektronen strahlungsfrei sind, also die Gültigkeit der Maxwellschen Gesetze für die Elektronen in Atomen aufgehoben ist. Deshalb hat er das in Postulaten einfach gefordert: 21.3.2 Das erste Bohrsche Postulat Das Elektron des Wasserstoffatoms kann nur ganz bestimmte Bahnen um den Kern einnehmen. Auf diesen Bahnen bewegt es sich strahlungsfrei, d.h. die Maxwellschen Gleichungen gelten nicht. Welche Bahnen erlaubt sind, entscheidet die Quantelung des Bahndrehimpulses : Der Bahndrehimpuls L = m*v*r darf nur Vielfache von h/(2π) annehmen.  Zur Erinnerung: Impuls p= m*v, Drehimpuls einer Masse auf einer Bahn mit Radius r: L = p*r  (hatten wir Anfang E2).  Das schreibt man auch so: m e * v n * r n   = n * h/2 π ,    n = 1,2,3,…. dabei ist n di...

 21.3 Bohrsche Postulate Wir kommen nun zum krönenden Abschluss des deutschen Physikunterrichtes: Das Bohrsche Atommodell aus dem jahr 1913..., nein, denn eigentlich hat Bohr nur ein funktionierendes Modell für Wasserstoff entwickelt, auf andere Atome war es nicht anwendbar.   Aber dafür kann man die Wellenlängen des Lichtes von atomaren Wasserstoff ausrechnen...Und das war der große Erfolg von Niels Bohr (1885 - 1962). Dafür gab es dann 1922 den Nobelpreis. 21.3.1 Die Vorgeschichte Rutherford hat durch seine Streuversuche gezeigt, dass sich die positive Ladung eines Atomes in einem sehr kleinen Atomkern befindet. Die Elektronen müssen weiter außen sein. Aber wo und wie? Eine ideale Vorstellung wäre, dass die Elektronen um den Atomkern kreisen, so  wie die Planeten um die Sonne. Die Analogie passt: Gravitationsgesetz und Coulombsches Gesetz sind wesensgleich und man kann die Newtonsche Mechanik auf die Elektronen anwenden. Man muss nur die Gravitationskraft durch die elek...

 21. Das Wasserstoffatom Beginnen wir mit dem einfachsten Atom, was es gibt: Das H-Atom hat einen einfach positiv geladenen Atomkern (ein Proton) und ein Elektron in der Elektronenhülle. In Prüfungen kann es vorkommen, dass man einige Eigenschaften historischer Vorstellungen über Atome kennen soll. Wir stellen sie hier zusammen. leifiphysik   21.1. Historische Atommodelle Vor 2500 Jahren: In der griechischen Philosophie entsteht die Vorstellung, die Welt sei aus kleinsten unteilbaren Teilchen aufgebaut, Atome genannt (Demokrit). Im 18. und 19. Jahrhundert führte man viele Eigenschaften der Gase auf das Verhalten solcher klienr Gasteilchen zurück. Insbesondere: Ab 1860 wurden Spektren von atomaren Gasen untersucht und die Emissionslinien klassifiziert (Kirchhoff, Bunsen, Fraunhofer). Ab 1870 wurde das Periodensystem der chemischen Elemente entwickelt (Mendelejew) Thomsonsches Atommodell: 1904 entwickelte J.J. Thomson die Vorstellung, dass das Atom aus einer gleichmäßig verteilt...