Einteilchenquantenmechanik

Udo Scherz

Für die Einteilchenquantenmechanik wurde in Kap. 1 aufgrund des Welle-Teilchen-Dualismus mit Hilfe der De Broglie-Beziehungen ein Zusammenhang zwischen der klassichen Mechanik und der Schrödinger-Gleichung hergestellt.

Udo Scherz

Udo Scherz

Zur Formulierung der Quantenmechanik mehrerer Teilchen betrachten wir zwei Massenpunkte mit Massen m 1 und m 2, die sich an den Orten r 1 und r 2 befinden. In Analogie zur nichtrelativistischen Einteilchenquantenmechanik, wie sie im Kap. 1 beschrieben wurde, sollen sich die Zweiteilchenzustände ϕ(r 1,r 2, t) als Lösungen einer Zweiteilchen-Schrödinger-Gleichung ergeben. Im Sinne der statistischen Deutung der Wellenfunktion wäre die Größe |ϕ(r 1,r 2, t)|2 als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte dafür zu interpretieren, daß das Teilchen mit der Masse m 1 am Ort r 1 und das Teilchen mit der Masse m 2 am Ort r 2 zu finden ist. Die Größe ∫ |ϕ(r 1,r 2, t)|2 d3 r 2 wäre dann die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte dafür, das Teilchen mit der Masse m 1 am Ort r 1 zu finden, unabhängig davon, wo sich das andere Teilchen befindet. Ferner müßte ∫ |ϕ(r 1,r 2, t)|2 d3 r 1 d3 r 2 = 1 sein, da davon ausgegangen wird, daß beide Teilchen vorhanden sind.

H. Rollnik

Udo Scherz

ZusammenfassungDie Wellennatur der elektromagnetischen Strahlung ist durch Interferenz- und Beugungsexperimente gut bekannt. Auch außerhalb des optischen Bereiches wurde z.B. die Beugung von Röntgenstrahlen durch Max von Laue mit Hilfe von Kristallen nachgewiesen. Andererseits lassen sich einige Beobachtungen nur mit einer Teilchennatur der elektromagnetischen Strahlung erklären. Dazu gehören neben der Frequenzabhängigkeit der Temperaturstrahlung nach dem Planckschen Strahlungsgesetz vor allem der lichtelektrische Effekt. Dabei zeigt sich, daß die Energie der aus einem Metall austretenden Elektronen nur von der Frequenz und nicht von der Intensität des Lichtstrahles abhängt. Auch die beim Compton-Effekt beobachtete inelastische Streuung von Röntgenstrahlen durch gebundene Elektronen eines Festkörpers kann nicht mit der Wellennatur der elektromagnetischen Strahlung erklärt werden, weil dabei ein Licht quant Energie und Impuls auf das Elektron überträgt. Man spricht deshalb von einem Welle-Teilchen-Dualismus der elektromagnetischen Strahlung.