Diskussion:Planck-Konstante

Liebe Physiker, bitte formuliert doch die Einleitung so, dass sie auch ein Nicht-Physiker verstehen kann... Drei Sätze am Anfang ohne Formel sollten doch machbar sein, oder? Uli 12:22, 11. Jan 2004 (CET)

Ich hab's mal zu verbessern versucht. Leider verfällt man immer wieder in den Jargon und setzt zu viel voraus und schreckt damit Leser ab. Hubi 13:14, 11. Jan 2004 (CET)

Insgesamt nehmen messbare Größen wie Energie, Impuls, Drehimpuls und andere in der Quantenmechanik nur diskrete Werte an, in denen das Wirkungsquantum auftritt. Beispielsweise kann die Energie eines Lichtstrahls konstanter Frequenz ν nicht kleiner als die Energie E=hν (Minimumenergie) werden. Die Energie kann daneben nur noch das Doppelte, Dreifache, Vierfache usw. dieses Energiebetrags annehmen. Im Gegensatz dazu sind die Größen in der klassischen Physik kontinuierlich, d. h. sie können jeden Wert annehmen und beliebig klein werden.

Das kann man so nicht sagen. Energie, Impuls und Drehimpuls eines freien Elektrons kann man z.B. beliebig vorgeben. Deshalb habe ich den Absatz entfernt.--El 15:23, 16. Apr 2004 (CEST)

Das kann man schon so sagen. Kennzeichen eines freien Elektrons ist, dass es eben frei ist, jede Messung würde es zu einem unfreien Elektron machen. Der Messprozess "erzeugt" quasi die Quantenzustände. Das Gewicht an dieser Aussage liegt in dem unscheinbaren Wörtchen messbar. Vielleicht sollte man messbar durch "durch einen Messprozess gemessene Größen oder so ersetzen. Hubi 17:00, 16. Apr 2004 (CEST)

Ein einzelnes freies Elektron kann eine beliebige Energie haben, die auch durch einen Messvorgang nicht gequantelt wird. Etwas Anderes ist die Aussage, dass die Energie eines Elektronenstrahls gequantelt ist, weil er eben aus einzelnen Teilchen besteht. Aber das ist jedem bei Teilchenstrahlen eh intuitiv klar, im Gegensatz zur Situation beim Licht. Die Aussage, dass die Größen selbst nur disktrete Werte annehmen können, ohne Bezug auf eine konkrete Situation (z.B. Elektronen mit vorgegebener, fester Wellenlänge), ist jedenfalls eindeutig falsch.--El 17:24, 16. Apr 2004 (CEST)

Zustimmung. Die Energieeigenwerte eines freien Teilchens sind kontinuierlich. -- Schewek 17:27, 16. Apr 2004 (CEST)

Mich würde das Experiment interessieren, das die Energie eines freien Elektrons misst. Meines Erachtens verwendet die Theorie zwar kontinuierliche Funktionen, aber durch die Messung werden immer gequantelte Eigenwerte erzeugt (da ich imemr irgeneinen Potentialtopf brauche). Ein konkretes Experiment könnte mich da erleuchten. Hubi 08:48, 19. Apr 2004 (CEST)

Freie Elektronen, d.h. ungebundene Elektronen, gibt es z.B. im Elektronenmikroskop. In einem Transmissionselektronenmikroskop interessiert man sich für die Energie der Elektronen nach Durchgang durch die Probe. Die misst man durch Ablenkung des Elektronenstrahls in magnetischen Feldern. Elektronen mit unterschiedlicher Energie werden unterschiedlich stark abgelenkt, und so kann die Energie durch Messung der Position des Auftreffpunktes des Elektrons auf einem CCD-Detektor bestimmt werden. Natürlich kann man die Position nicht beliebig genau bestimmen, aber gequantelt ist sie jedenfalls nicht, und die Ortsbestimmung ist im Prinzip kontinuierlich möglich.--El 09:46, 19. Apr 2004 (CEST)

Vielleicht wäre es sinnvoll, diese Diskussion unter "freie Elektronen" zu führen und hier mal was über das Wirkungsquantum zu schreiben. Zur Zeit ist der Beitrag bei weitem nicht gut. Den folgenden Satz Die Forderung, dass die Energie von Stahlen der Frequenz ν nur ganzzahlige Vielfache von hν annehmen kann postulierte Planck ohne tieferen Grund; kann nur jemand geschrieben haben, der sich nicht mit der Sache beschäftigt hat."

RaiNa 20:40, 21. Apr 2004 (CEST)

Welchen Grund gab Planck denn an? -- Schewek 21:01, 21. Apr 2004 (CEST)

Nun, ich versuche eine Antwort:

ich empfehle die Lektüre von http://www.roro-Seiten.de/physik/extra/planck/planckartikel.html ."Ich dachte mir nicht viel dabei" ist die oft kolportierte Aussage von unserem lieben Max. Allerdings hat er dafür doch ein paar Jahre gebraucht, das heißt, er hat lange um die Formel gekämpft und nicht erkannt, was er da angeschoben hat.

Wenn man den Beitrag liest, merkt man, wie schwierig es ist einen neuen (oder auch nur anderen) Gedanken in die Diskussion einzubringen. Da mach Mut.

Nun zu mir: Ich habe mich erinnert, irgendwie in ThPh III oder IV einmal die Strahlungsformel aufgestellt zu haben über einen Resonator. Also unter Verzicht auf die Planckschen Oszillatoren. Nun habe ich das nochmals gefunden in einem Lehrbuch zur Quantenmechanik (siehe(Diskussion SteffenB)). Aber hier im Forum treffe ich auf Unverständnis: Meine Aussage, dass das Wirkungsquantum das Elementare Quant ist und die Wirkung gequantelt wird in Bausch und Bogen verdammt (Nicht weil man sie widerlegt, sondern weil man sie bestreitet, das verstehe ich nicht unter naturwissenschaftlichem Arbeiten) und eines der, nun wirklich falschen Argumente, ist, dass man monochromatische Strahlung mit kontinuierlicher Strahlung verwechselt. Nun frage ich mich, warum meine Diskussionspartner nicht erkennen, dass sie hier unzweifelhaft falsch liegen. Vielleicht liegt es daran, dass sie zu viele Probleme gleichzeitig angehen. Daher nochmals meine Bitte: lasst uns mal darüber reden, dass Wirkung wirklich eine physikalische Größe ist und lasst uns einen Satz finden, dem jeder zustimmen kann. Erkenntnis ist doch unendlich schwierig und wir müssen doch hoffen, den Wald vor lauter Bäumen nicht zu sehen!!! Alles andere ist doch zu frustrierend.RaiNa 21:43, 21. Apr 2004 (CEST)

Wirkung und Quantum

Das Wirkungsquantum hat die physikalische Dimension einer Wirkung: Energie * Zeit (vgl. Lagrange-Formalismus; Artikel zu Wirkung oder Prinzip der kleinsten Wirkung gibt es leider noch nicht). Das finde ich schon anmerkenswert. Warum "Quantum" im Wirkungsquantum auftaucht, kann ich nicht leicht begründen. -- Schewek 17:16, 22. Apr 2004 (CEST)

Ich glaube, dass es eigentlich gut zu verstehen ist: Es ist wirklich ein kleiner Betrag im damals bekannten Energie*Zeit-Maßstab. Und um 1900 war Quantum sicher ein gebräuchlicher Begriff. Für Planck lag es also nahe, einer Konstanten, die die Dimension Wirkung hat -obwohl sie in keinem direkten Gebrauch war- den Namen "Kleine Menge Wirkung" zu geben. Wir haben doch kein Problem damit, Masse als Energieform zu sehen: die Begründung dafür ist, dass beim geschickten Umstellen von Gleichungen "plötzlich" ein Ausdruck Energie = Masse mal Lichtgeschwindigkeitsquadrat auftaucht.

Die Begründung, warum man sagen kann, dass die "Gesamtwirkung" ein ganzzahliges Vielfaches von h ist, dass offensichtlich bei Wechselwirkungen immer nur Photonen der Wirkung h ausgetauscht werden. Wenn jemand etwas anderes weiß, soll er es doch einfach mal hinschreiben.

Im Artikel steht:

Die Forderung, dass die Energie von Stahlen der Frequenz ν nur ganzzahlige Vielfache von hν annehmen kann postulierte Planck ohne tieferen Grund;

Dieser Satz ist definitiv falsch und zeigt, dass die Quantelung nicht verstanden ist. Wenn man das endlich mal kapiert, macht es vielleicht Sinn, weiter zu diskutieren. Also lasst uns doch hier mal eine Meinung bilden, einen meiner Vorschläge hat WolfgangBeyer leider völlig verrissen, allerdings wegen Unverständnis. RaiNa 17:57, 22. Apr 2004 (CEST)

Der Artikel ist wieder verschlimmbessert worden. Ich habe mir die Versionen ausgedruckt und werden den Artikel grundlegend überarbeiten, so dass er sachlich richtig ist und auch verständlich wird, was damals bei Planck eigentlich passiert ist. Ich nehme mir dafür 4 Wochen Zeit.RaiNa 10:36, 23. Apr 2004 (CEST)

Also ich finde die besagte Version inhaltlich ganz gelungen. Ich habe jetzt nur noch mal die Strukturierung etwas geändert, die chronologische Darstellung zugunsten einer mehr thematischen Gliederung etwas aufgelöst. Aber wem 'ne bessere Aufbereitung einfällt, der soll ruhig ändern.

Zur Quantelung der Wirkung selbst: auch nach dieser Diskussion kann ich keine Berechtigung erkennen, von einer Quanterlung der Wirkung zu sprechen, im Gegenteil: Nur die vom Wirkungsquantum abgeleiteten Größen sind gequantelt, aber das Wirkungsquantum ist dabei jeweils „nur“ der Proportionalitätsfaktor, die Quantelung wird durch Quantenzahlen, etc. ausgedrückt. --SteffenB 13:48, 23. Apr 2004 (CEST)

Dauert halt noch ein bisschen... RaiNa 14:16, 23. Apr 2004 (CEST)

Soweit ich das verstehe, ist das Wirkungsquantum eben nicht nur irgendein Proportionalitätsfaktor. Die "Einheit" der Quantelung ist h, die Quantenzahlen sind eben nicht beliebig sondern ganze Zahlen! --Barbarossa 14:25, 23. Apr 2004 (CEST)

Weshalb Planck die Konstante h "Wirkungsquantum" genannt hat, kann man in seiner Nobelpreisrede nachlesen: Because it represents the product of energy and time (according to the first calculation it was 6.55 x 10^-27 erg sec), I described it as the elementary quantum of action. Wenn jemand eine Quantisierung einer Wirkung vor Bohr findet, bitte meinen Text berichtigen. Ich bin mir nicht 100% sicher (aber fast).--El 16:13, 28. Apr 2004 (CEST)

Energieeigenzustände

Die Energie E eines Lichtstrahls einer gegebenen Frequenz ν kann nur bestimmte Werte annehmen

Hallo Zusammen,

was in der letzten Version über Lichtstrahlen stand, ist falsch. Eine Lichtwelle kann jede beliebige Energie annehmen, denn man kann sie als Überlagerung verschiedener reiner Photonenzustände mit unterschiedlicher Photonenzahl zusammensetzten. Der Erwartungswert der Energie wird dann beliebig. Nur die Absorption und Emission ist streng quantisiert. -- Joachim 14:04, 29. Apr 2004 (CEST)

Haarespaltend kann man sagen, dass die Energieeigenzustände des quantisierten elektromagnetischen Feldes jene Werte sind (unabhängig von Emission & Absorption). -- Schewek 15:02, 29. Apr 2004 (CEST)

Ja und nein. Um das Haar noch weiter zu spalten müsste man fragen: "Eigenzustände welchen Systems?" Ein em-Feld im Vakuum hat beliebige Energien, weil die Wellenlänge beliebig ist. Ein Feld in einem Kastenförmigen Resonator hat diese Eigenzustänge, wenn die Reflexionen perfekt sind, also nie. Lange Rede kurzer Sinn: Wir müssten weit ausholen und viele Einschränkungen machen, um sagen zu können, dass die Gesamtenergie gequantelt ist, die quantisierung von Absorption und Emission gilt dagegen generell in jedem System und ist messbar. Also lassen wir es doch dabei... -- Joachim 15:58, 29. Apr 2004 (CEST)