Aus den Anfangs] ahren der Quantenphysik

Gerhard Murer

Friedrich-Schiller-Universität Jena. Multimediazentrum, Ammon, Martin

Von der Erklärung rätselhafter Spektrallinien und der Schwarzkörperstrahlung bis hin zu den tiefsten Fragen über die Natur von Realität und Information: Die Quantenphysik hat eine bemerkenswerte Entwicklung in den letzten hundert Jahren durchlaufen. Anfangs getrieben von praktischen Problemen der Atomphysik, wandte sich die Forschung zunehmend abstrakten Konzepten wie Superposition, Verschränkung und der Bedeutung eines physikalischen Zustands zu. Diese Grundlagenfragen führten zu revolutionären Einsichten, die lange als theoretische Kuriositäten galten. Heute bilden sie das Fundament moderner Quantentechnologien, wie Quantencomputer und Quantenkommunikation. Die Vorlesung lädt dazu ein, diese faszinierende Reise nachzuvollziehen und zu entdecken, wie aus Theorie greifbare Technologie wurde.

Rudolf Peter Huebener, Nils Schopohl

Harry Pfeifer, Herbert Schmiedel, Ralf Stannarius

Nach der Quantenphysik wird eine elektromagnetische Welle dann abgestrahlt, wenn ein System, z.B. ein Atom, aus einem angeregten Zustand (excited state) in einen energetisch tiefer liegenden Zustand, z.B. den Grundzustand (ground state), d.h. den tiefsten, stabilen Energiezustand, übergeht. Die Frequenz f der Welle folgt aus der Beziehung f = ΔE/h wobei h die Planck-Konstante (s.A.1, S.580) und ΔE den Energieunterschied zwischen den beiden Zuständen bezeichnet. Die Dauer τ des Emissionsvorgangs nennt man auch mittlere Lebensdauer (mean life time) des angeregten Zustandes. Mit den Methoden der Quantenphysik ist es möglich, sowohl die Energiedifferenz ΔE als auch die zugehörige Lebensdauer τ zu berechnen. Wir nehmen diese Größen hier als gegeben an. Aus τ ergibt sich mit der Lichtgeschwindigkeit c für die Länge λc des Wellenzuges (Kohärenzlänge, coherence length) 478 $$ {l_c} = c\tau $$ und für die Halbwertsbreite der zugehörigen Spektrallinie 479 $$ \Delta f \approx \frac{1}{\tau }.$$ .

Viktor Hund, Massimo Malvetti, Hartmut M. Pilkuhn

Harry Pfeifer, Herbert Schmiedel

Nach der Quantenphysik wird eine elektromagnetische Welle dann abgestrahlt, wenn ein System, z.B. ein Atom, aus einem angeregten Zustand (excited state) in einen energetisch tiefer liegenden Zustand, z.B. den Grundzustand (ground state), d. h. den tiefsten stabilen Energiezustand, übergeht. Die Frequenz fder Welle folgt aus der Beziehungf=ΔW/h, wobei h die Planck’sche Konstante (s.S.548) und ΔW den Energieunterschied zwischen den beiden Zuständen bezeichnet. Die Dauer τ des Emissionsvorgangs nennt man auch mittlere Lebensdauer (mean life time) des angeregten Zustandes. Mit den Methoden der Quantenphysik ist es möglich, sowohl die Energiedifferenz ΔW als auch die zugehörige Lebensdauer τ zu berechnen. Wir nehmen diese Größen hier als gegeben an. Aus τ ergibt sich mit der Lichtgeschwindigkeit c für die Länge ιc des Wellenzuges (Kohärenzlänge, coherence length) 468 $${\ell _c} = c\tau $$ und für die Halbwertsbreite der zugehörigen Spektrallinie 469 $$\Delta f \approx \frac{1}{{\tau .}}$$ .