Die Heisenbergsche Unschärferelation

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Heute mal ein kleiner Ausflug in die Atomphysik. Eines der Prinzipien dort ist die Heisenbergsche Unschärferelation, benannt nach dem gleichnamigen Physiker. Sie besagt mit einfachen Worten, dass man bei Elementen die der Quantenmechanik unterliegen nicht gelichzeitig zwei Größen wie Ort und Impuls (Geschwindigkeit) messen kann. Begründbar ist das durch die Quantentheorie, bei der jedes Teilchen auch als eine Welle gesehen werden kann.

Ich will das nicht ganz physikalisch korrekt an einem Beispiel verdeutlichen. Sehen wir uns mal ein makroskopisches Beispiel an. Wir wollen Ort und Geschwindigkeit eines Autos bestimmen. Das kann man dahingehend machen, dass der Ort mit einem Fotos bestimmt wird, zu einem bestimmten Zeitpunkt und die Geschwindigkeit mit einer Radarmessung. In beiden Fällen wirkt auf das Auto Energie ein: Photonen von der Sonne oder einem Blitz beim Foto und Radarstrahlen aus einem Radargerät. Jede elektromagnetische Welle steht aber für Energie. Wenn ein Radargerät einen Strahl auf ein Auto wirft, dann übertragen die Radarstrahlen Energie. Und das Licht genügend Energie hat, um durchaus viel zu bewegen zeigt schon die Sonne – alle chemischen Reaktionen auf der Erde basieren auf ihrer Strahlung. Photonen des sichtbaren Lichts haben genug Energie um bei manchen Elementen schon die Elektronen aus der Atomhülle herauszuschlagen – so funktioniert im Prinzip die Solarzelle. Daraus kann man schon ableiten, dass es schwierig sein kann damit die Position eines Elektrons festzustellen – denn das Photon überträgt so viel Energie, dass das Elektron danach seine Richtung verändert. Continue reading „Die Heisenbergsche Unschärferelation“