04) Louis de Broglie - Materiewellen

Inhalt

• Welle-Teilchen-Dualismus in einer grundlegenden Formel: λ = h/p mit Wellenlänge λ, Planckschem Wirkungsquantum h und Impuls p = m*v
• Wellennatur des Elektrons
• 1929 Nobelpreis für Physik
• Vita

Die Verbindung zwischen der De-Broglie-Elektronenwelle und der Bohrschen Bahn ist einer der entscheidendsten Momente in der Geschichte der Quantenphysik. Sie verwandelt das rein postulierte, klassisch-mechanische Modell von Niels Bohr in ein anschauliches wellenmechanisches Konzept.

Für diese Entdeckung der Wellennatur des Elektrons (Welle-Teilchen-Dualismus) in seiner Dissertation Recherches sur la théorie des quanta und der daraus resultierenden Theorie der Materiewellen erhielt er 1929 den Nobelpreis für Physik.

Louis de Broglie postulierte also 1924, dass Materie, insbesondere Elektronen, nicht nur Teilchencharakter, sondern auch Wellencharakter besitzt. Die Wellenlänge eines Elektrons hängt von seinem Impuls ab:

λ = h/p oder p = h/λ

und nicht von der Länge der Bohrschen Bahn:

ein Bild - der Experimentalphysik der HU Berlin aus dem Jahre 2010

Obwohl also die de Broglie-Wellenlänge das Bohrsche Modell physikalisch begründete, ist das Modell der "elektronischen Kreisbahn" heute durch die moderne Quantenmechanik (Schrödinger-Gleichung, Orbitale) überholt. Das Elektron ist keine Welle auf einer Bahn, sondern wird durch eine Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte (Orbital) um den Kern beschrieben. Dennoch ist der Übergang über die stehende Welle ein entscheidender Schritt zum Verständnis der Quantelung der Materie.

siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie

Vita

Louis de Broglie (1892–1987) war ein französischer Physiker, der die moderne Quantenmechanik durch die Entdeckung der Materiewellen revolutionierte. Er stammt aus einer hochadeligen Familie und trug später den Titel des 7. Herzogs von Broglie. 

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• Frühe Jahre: Geboren am 15. August 1892 in Dieppe. Er studierte zunächst Geschichte und Literatur, bevor er sich unter dem Einfluss seines Bruders Maurice der Physik zuwandte.
• Erster Weltkrieg: Dienst beim Militär in der Funkstation des Eiffelturms, was sein Interesse an Wellenphänomenen verstärkte.
• Wissenschaftlicher Durchbruch: In seiner Dissertation an der Sorbonne (1924) formulierte er die Hypothese des Welle-Teilchen-Dualismus für alle Materie.
• Akademische Karriere: Er war Professor an der Sorbonne und langjähriger ständiger Sekretär der Académie des Sciences.
• Tod: Er verstarb am 19. März 1987 in Louveciennes. 
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De Broglie postulierte, dass nicht nur Licht (Photonen), sondern auch jedes materielle Teilchen (z. B. Elektronen) Welleneigenschaften besitzt. 

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• De-Broglie-Gleichung: 
  

   
   Die Wellenlänge entspricht dem Planckschen Wirkungsquantum  geteilt durch den Impuls des Teilchens.
• Bedeutung: Diese Idee war die Grundlage für die Entwicklung der Wellenmechanik durch Erwin Schrödinger.
• Experimentelle Bestätigung: 1927 wurde der Wellencharakter von Elektronen durch Beugungsexperimente (Clinton Davisson und Lester Germer) nachgewiesen. 
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