Lichtquanten
摘要
Dieses Kapitel behandelt den Übergang zwischen der thermodynamisch motivierten Quantenhypothese und der von der Atomphysik motivierten Quantenmechanik. Er beginnt mit Einsteins Analyse des fotoelektrischen Effekts, die im Licht der experimentellen Befunde geschildert wird. Dabei wird insbesondere auf die sorgfältigen Messungen von Millikan eingegangen. Es wird auch diskutiert, inwiefern damalige Experimente tatsächlich beweisen, dass Licht aus Photonen besteht. Energie und Impuls von Photonen werden quantifiziert. Die Noether-Theoreme beleuchten die grundlegende Bedeutung von erhaltenen Größen in der Physik. Dass Lichtstrahlen aus Photonen, jedes mit einer bestimmten Energie und einem dazu proportionalen Impuls bestehen, wird damit klar. Experimente mit einzelnen Photonen belegen diese Tatsache. Eine Abschweifung beschäftigt sich mit der Bewegung zu einer ,,deutschen“ Physik im Ersten Weltkrieg und ihren Protagonisten. Die Grundzüge des Bohr’schen Atommodells werden vorgestellt, dessen quantenmechanische Ausformung im Schalenmodell jedoch nicht. Stattdessen werden die wesentlichen Befunde der Quantenmechanik zur Bewegung eines Elektrons in einem elektromagnetischen Feld zusammengefasst. Besondere Aufmerksamkeit gebührt der Wellenfunktion und ihrer physikalischen Bedeutung und dem Heisenberg’schen Prinzip der ,,Unschärfe“ quantenmechanischer Observabler. Zum Abschluss des Kapitels wird die künstliche Antinomie zwischen Teilchen und Welle, einschließlich einiger elementarer Aspekte der Pilotwellentheorie von de Broglie und Bohm diskutiert.