Atommodelle

Bohrsches Atommodell

Das Bohrsche Atommodell war ein Experiment von Niels Bohr, um die Natur von Elementarteilchen mit der klassischen Physik zu beschrieben.

Elektronen kreisen auf einer bestimmten Bahn (Schalen) um den Atomkern (Planetenmodell).

Widerspruch

Das Modell hat jedoch einen Fehler:

Ein elektron, das auf der festgelegten Bahn kreist wäre äquivalent zu einer Art Stromfluss. Bei weitere Betrachtung erkennt man, dass dadurch ein sich ständig ändernder Dipol entsteht (Hertzscher Dipol).

  • Es müsste daher Energie in Form von Elektromagnetischen Wellen Abgestrahlt werden.
  • Geht Energie vom Elektron verloren, würde es langsam in den Kern fallen.

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Das Modell versagt auch bei der beschreibung, auf welchen Schalen / Energieniveaus sich die Elektronen aufhalten können.

  • Klassisch könnte man das Elektron auf eine Bahn in Beleibigem radius um den Nukleus mit der richtigen Geschwindigkeit schicken.
  • In der Realität sind jedoch nur Bestimmte Energieniveaus erlaubt

Welle-Teilchen Dualismus

Es gibt Messmethoden um Elektronen als massebehaftete Teilchen aufzufinden. Jedoch zeigt auch das Doppelspalt Experiment dass Elektronen, wie Wellen, Interferenzmuster aufweisen.

Teilchenbetrachtung) Energie eines massebehafteten Teilchens

Wellenbetrachtung) Energie einer Welle

Liefert den Zusammenhang zwischen Wellenlänge (bzw Wellenzahl) und Impuls

und den Zusammenhang zwischen Kreisfrequenz und der Energie

Materiewellen - Welleninterpretation von Teilchen

Photonen

  • In der Wellendarstellung kann das Photon als Wellenpaket beschrieben werden.
  • Wellenzug von Elektromagnetischer Schwingung

Elektronen

Eine Möglichkeit

  • sich Elektronen als Welle vorzustellen
  • und auch Warum Elektronen nur in bestimmten Energieniveaus erlaubt sind

liefert die Überlegung des Elektrons als Stehende Welle um den Nukleus.

Nur bestimmte Wellenlängen und daher auch Energieniveaus (da ) kann man um den Nukleus wickeln.

2D Stehende Welle

Die Elektronen sind die Welle. Nicht etwa “Sie befinden sich Irgendwo auf dieser Welle”

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Der Radius der diesen Energieniveaus entspricht ist

Wobei das ganzzahlige Energieniveau ist. Die Wellengleichung, die diese Stehende Welle beschreibt ist die Schrödingergleichung.

Misst man das Elektron in diesem Orbital, fällt die Welle zu einem Teilchen zusammen. (Daher stammt der Algorithus aus der Informatik Wavefunction-Collapse).

Referenzen

Simulating Atoms in C++ - YouTube