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Wellenlehre und Einblick in die Quantenphysik
17.6.2021
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Grundlagen: Mechanische Wellen -Querwellen/Transversalwellen:Schwingungsrichtung quer zur Ausbreitungsrichtung (Seilwellen, Wasserwellen) - Längswellen/Longitudialwellen: Schwingungsrichtung in Ausbreitungsrichtung (Schallwellen) Allgemein: Wenn sich Schwingungen in Materie ausbreiten, spricht man von mechanischen Wellen. Mechanische Wellen können Energie übertragen, ohne dass Materie transportiert wird. Zusammenhang zwischen Periodendauer T und Ausbreitungsgeschwindigkeit c: c=4 mit T = c=λ.f Wellenlehre und Einblick in die Quantenphysik Uberlagerung von Wellen - Interferenz Bei der Interferenz (Überlagerung periodischer Wellen mit gleicher Frequenz) treten Bereiche auf, in denen sich die Wellen verstärken und Bereiche, in den sie sich abschwächen. Wellenlänge A: Abstand zweier benachbarten Wellenberge oder -täler. Amplitude: Maximale Auslenkung der Welle Ausbreitungsgeschwindigkeit c: c= A-f Beugung von Wellen Wenn Wellen in den geometrisches Schattenraum hinter einem Hindernis eindringen, spricht man von Beugung. Korpuskulartheorie des Lichtes - nach Isaac Newton (1643-1727) - Licht als Strom von kleinen Teilchen oder Korpuskeln Wellentheorie des Lichtes - nach Christian Huygens (1629-1695) Licht verhält sich wie eine Welle Durch die Entdeckung der Interferenz und Beugung durch Thomas Young (1773-1829) begann die Wellentheorie in der Gesellschaft an Überzeugung zu gewinnen. Wellen, die in fester Beziehung zueinander stehen nennt man kohärent. Konstruktive Interferenz: Überlagerung von zwei kohärenten Wellen, bei denen Wellenberg genau auf Wellenberg und Wellental genau auf Wellental trifft. Destruktive Interferenz: Überlagerung von zwei kohärenten Wellen, bei denen Wellenberg genau auf Wellental und Wellental genau auf Wellenberg trifft. Stehende Wellen Die Interferenz periodischer Wellen mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung, gleicher Frequenz und gleicher Amplitude...
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führt zu einer stehenden Welle. Eigenschaften: - In den Schwingungsknoten ruhen die Teilchen, Abstand: X/2 - Die Teilchen zweier benachbarter Bäuche schwingen genau entgegengesetzt - Die Länge des Seils/Saite/schwingenden Gegenstands ist ein Vielfaches von X/2 Grundschwingung 1- Frequenz fo 1.Oberschwingung f₁=2 fo 2.Oberschwingung f2=3-fo=3₁ Lichtquantentheorie des Lichtes - nach Albert Einstein (1879-1955) - Licht verhält sich Teilweise wie eine Welle und teilweise wie ein Teilchenstrom - „Lichtteilchen" heißen auch „Lichtquanten" oder „Photonen" Laser Ⓡ Knoten Interferenz von Licht Versuch: Doppelspalt Beobachtung: Bei Licht tritt wie bei Wasser oder Schallwellen Interferenz auf. Bei Interferenzexperimenten kann Licht durch das Modell Lichtwelle beschrieben werden. Doppelspalt Schirm; 0 Maximum am intensivsten stehende Welle Bauch