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Wenn Elektronen Teilchen sind, dann wird wenn ein Elektronenstrahl durch zwei eng beieinander liegende Schlitze verläuft erwartet, dass zwei kleinere Elektronenstrahlen auftauchen und zwei helle Streifen mit Dunkelheit dazwischen erzeugen. Am Anfang erscheinen mit nur wenigen Elektronen lokalisierte Flecken zufällig auf dem Bildschirm. Dies deutet auf teilchenhaftes Verhalten hin.
Da jedoch immer mehr Elektronen durch die Schlitze durchgehen, taucht ein Interferenzmuster das Markenzeichen des wellenartigen Verhaltens auf. Wie ist das möglich? Erinnern Sie sich, dass das Bohr-Modell postuliert, dass das Elektron ein Teilchen ist, welches den Kern umkreist.
Der französische Physiker Louis de Broglie postuliert, dass das Elektron Welleneigenschaften aufweisen kann. Er postuliert, dass sich das Elektron wie eine kreisförmig stehende Welle mit einer Wellenlänge, Lambda, verhält. Der Umfang jeder Umlaufbahn enthält eine ganze Zahl der Wellenlängen.
Bestimmte Punkte auf der Welle haben keine Amplitude dies sind Knoten. De Broglie postulierte die folgende Beziehung, in der die Wellenlänge des Elektrons von seiner Masse und Geschwindigkeit abhängt, wobei h die Planck'sche Konstante ist. Je größer die Geschwindigkeit des Elektrons ist, desto kürzer ist seine Wellenlänge.
Die De Broglie-Hypothese bezieht sich auf alle Materien, und diese Wellen werden Materiewellen"genannt. Allerdings große, makroskopische Objekte, wie zum Beispiel ein Golfball, erscheinen nicht als Wellen. Wenn wir die de Broglie-Beziehung anwenden, und der winzige Wert der Planck'schen Konstante durch die Masse und Geschwindigkeit des Golfballs geteilt wird zeigt es eine extrem kleine Wellenlänge, die zu klein ist, um beobachtet zu werden.
Jedoch für subatomare Teilchen mit extrem kleinen Massen wie Elektronen kann ihre Wellennatur nicht ignoriert werden. Wenn Röntgenstrahlen einen Kristall durchdringen, werden die Wellen gebeugt, und ein ausgeprägtes Interferenzmuster, die die Anordnung der Atome im Kristall zeigt, wird beobachtet. Dies ist die als Röntgendiffraktometrie bekannte Labortechnik.
Wenn ein ähnliches Experiment wo das Passieren von Elektronen anstatt durch den Kristall, durch Röntgenstrahlen durchgeführt wird, wird ein ähnliches Verhalten beobachtet. Dies ist ein experimenteller Beweis dafür, dass Elektronen Teilchen sind, die ein wellenförmiges Verhalten zeigen.
In der makroskopischen Welt folgen Objekte, welche groß genug sind um noch mit bloßem Auge gesehen zu werden, den Regeln der klassischen Physik. Eine…
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