Morpheus

Quantenmechanik

Hier lernst du das merkwürde Verhalten des Mikrokosmos: die Quantisierung der Energie, Unschrärferelation, Tunneleffekt und so weiter. Begib dich in die Welt der Bausteine unseres Universums.
Lektion Level 3
Betragsquadrat einer Wellenfunktion (Beispiel)

Zeitunabhängige (stationäre) und zeitabhängige Schrödinger-Gleichung einfach erklärt + Herleitung mithilfe einer ebenen Welle. Außerdem werden Wellenfunktion, Betragsquadrat und Aufenthaltswahrscheinlichkeit erklärt.

Videos

[Alle Videos]
Video Level 4
Schrödinger-Gleichung

Hier lernst du innerhalb von 45 Minuten die Schrödinger-Gleichung kennen (1d und 3d, zeitunabhängig und zeitabhängig), wie sie hergeleitet wird und was die Wellenfunktion ist.

Inhalt des Videos
  1. [00:11] Was ist eine partielle DGL zweiter Ordnung?
  2. [01:11] Klassische Mechanik vs Quantenmechanik
  3. [04:12] Anwendungen
  4. [04:53] Herleitung der zeitunabhängigen Schrödinger-Gleichung (1d)
  5. [15:41] Betragsquadrat, Wahrscheinlichkeit und Normierung
  6. [23:04] Verhalten der Wellenfunktion & Energiequantisierung
  7. [32:46] Zeitunabhängige SGL in 3d & Hamilton-Operator
  8. [35:30] „Herleitung“ der zeitabhängigen Schrödinger-Gleichung
  9. [38:20] Variablenseparation und stationäre Zustände
Video Level 2
Photoelektrischer Effekt

Ausführliche Erklärung des Photoeffekts und mit visueller Unterstützung. Innerhalb von 50 Minuten versuche ich dich mit dem Photoeffekt vertraut zu machen.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:57] Geschichtliche Entwicklung des Photoeffekts
  2. ⏲ [14:01] Versuchsaufbau
  3. ⏲ [18:53] Versuchsdurchführung
  4. ⏲ [27:05] Erklärung des Photoeffekts
  5. ⏲ [35:51] Praktische Anwendungen
  6. ⏲ [38:13] Beispielaufgabe: Planck-Konstante bestimmen
  7. ⏲ [40:23] Weitere Fakten über den Photoeffekt
  8. ⏲ [44:20] Widersprüche zur klassischen Wellentheorie
  9. ⏲ [45:48] Neue Forschungsergebnisse zum Photoeffekt
Video Level 2
Kopenhagener Deutung

Kopenhagener Deutung - eine der mehreren Interpretationen der Quantenmechanik, die den mathematischen Formalismus interpretiert.

Inhalt des Videos

Kopenhagener Deutung - eine der mehreren Interpretationen der Quantenmechanik, die in den Schulen und Universitäten so gelehrt wird, als gäbe es keine Alternativen... In diesem Video lernst du die Merkmale der dominierenden Kopenhagener Deutung kennen. Sie wurde hauptsächlich von den Vätern der Quantenmechanik, Niels Bohr und Werner Heisenberg formuliert und basiert auf Wahrscheinlichkeit, die nicht mit der klassischen Wahrscheinlichkeit unseres Alltags vergleichbar ist. Das Ergebnis eines Würfels lässt sich unter der Voraussetzung, dass man alle auf ihn einwirkenden Kräfte kennt, berechnen; während das Verhalten eines Quantenobjekts (z.B. Elektron), sich naturgemäß nicht berechnen lässt. An einem Doppelspalt-Experiment sieht man diese Unvorhersagbarkeit deutlich. Sogar Teilchen sind in der Lage Interferenz am Schirm zu verursachen; vorausgesetzt: sie werden nicht gemessen. Sobald eine Messung stattfindet, verschwindet das Interferenzmuster; weil die Superposition des Quantenobjekts -- laut der Kopenhagener Deutung -- zerstört wird (Kollaps der Wellenfunktion). Ein wichtiger Bestandteil dieser Interpretation neben dem Korrespondenzprinzip, ist auch der Welle-Teilchen-Dualismus. Ein Quantenobjekt, das sich sowohl als ein Teilchen und auch als eine Welle charakterisiert und niemals vorhersagbar ist? Albert Einstein war jedenfalls damit nicht einverstanden, weshalb er mit zwei anderen Physikern das EPR-Paradoxon (Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon) formulierte und eher das Konzept "Verborgene-Variablen-Theorie" verfolgte. Zu diesem Konzept gehört beispielsweise die Bohmsche Mechanik.

Video Level 3
Unbestimmtsheitsrelation

Unbestimmtheitsrelation ist ein Gesetz aus der Quantenmechanik, welches eine gleichzeitige, genaue Bestimmung zweier komplementärer Observablen verhindert.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:25] Was besagt die Unbestimmtheitsrelation?
  2. ⏲ [01:28] Einfache Herleitung
Video Level 3
Unendlicher Potentialtopf

Der lineare Potentialtopf ist ein Modell aus der Quantenphysik, welches die Quantisierung der Energie veranschaulichen soll.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:27] Was ist ein quantenmechanischer Potentialtopf?
  2. ⏲ [01:12] Aufbau
  3. ⏲ [02:23] Stehende Elektronenwelle + Aufenthaltswahrscheinlichkeit
  4. ⏲ [03:56] Herleitung der quantisierten Energieniveaus
  5. ⏲ [06:14] Nullpunktsenergie
Video Level 3
Franck-Hertz-Experiment

Video zum Franck-Hertz-Versuch. Mit dem Experiment wird gequantelte Absoprtion/ Emission von Energie nachgewiesen.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:39] Versuchsaufbau
  2. ⏲ [02:00] Ziel des Franck-Hertz-Experiments
  3. ⏲ [02:30] Erklärung des Franck-Hertz-Experiments
Video Level 2
Photoeffekt

Hier lernst Du schnell alles wichtige über den <strong>photoelektrischen Effekt</strong>, mit dem du direkt nachweisen kannst, dass das Licht einen Teilchencharakter aufweist.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:25] Versuchsaufbau
  2. ⏲ [01:59] Versuchsdurchführung + Beobachtung
  3. ⏲ [05:41] Photoeffekt in einem Graph.
  4. ⏲ [07:34] Herleitung der Formeln
  5. ⏲ [11:25] Widersprüche zum klassischen Wellenmodell
  6. ⏲ [12:11] Zusammenfassung der Formeln

Argumentationen

[Alle Argumentationen]
Herleitung Level 3
Compton-Streuung (Photon-Elektron-Streuung)

Hier findest Du die Herleitung des Compton-Effekts, sowohl aus Sicht eines ruhenden als auch aus Sicht eines bewegten Elektrons.