Hallo, ich möchte gerne wissen, was Quantenphysik ist?

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7 Antworten

Quantenphysik ist der Teil der Physik, der sich mit sogenannten Quanten befasst, Sg. nicht etwa » die Quante«, sondern »das Quant« oder »das Quantum«, was soviel heißt wie »Menge« oder »Portion«.

Ihren Ausgang nahm die Quantenphysik im Jahre 1900, als Max Planck herausfand, das Licht, dass man inzwischen als elektromagnetische Wellenphänomen identifiziert hatte, aus Portionen, sogenannten Lichtquanten oder Photonen, besteht. Mit Hilfe dieser lichtquantenhypothese konnte der damals erst 25 jährige Albert Einstein 5 Jahre später den photoelektrischen Effekt erklären.
Knapp zwei Jahrzehnte später kamen Physiker wie Louis de Broglie, Erwin Schrödinger und andere darauf oh, das im Gegenzug auch Materieteilchen Eigenschaften von Wellen haben und beispielsweise als Elektronen im Atom eine Art räumliche stehende Wellen bilden müssen. Ich weiß nicht, ob ihr in Chemie bereits hopitale durchgenommen habt, aber wenn ja: genau das sind solche »stehenden Wellen«.

In der klassischen Mechanik war man noch davon ausgegangen, es gebe einerseits Teilchen mit Positionen, Impulsen und Energien etc., andererseits Wellen mit Wellenlängen, Frequenzen etc. die nichts Näheres miteinander zu tun hätten. Damit hat die Quantentheorie aufgeräumt.

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Kommentar von SlowPhil
05.07.2016, 18:06

hopitale —> Orbitale

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Die Quantenmechanik (bzw. Quantenphysik) ist eine physikalische Theorie zur Beschreibung der Materie, ihrer Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten. Sie erlaubt, im Gegensatz zu den Theorien der klassischen Physik, eine Berechnung der physikalischen Eigenschaften von Materie auch im Größenbereich der Atome und Elementarteilchen. Letzteres sind die kleinsten Energieportionen, aus denen sich aus der Sicht heutiger physikalischer Theorien alle Atome zusammensetzen.

Ausgangspunkt der Quantenphysik war, dass Max Planck im Jahr 1900 entdeckt hat, dass, wo immer Materie Licht abstrahlt, die Energie jeder dieser Lichtwellen proportional zu ihrer Frequenz ist. Den entsprechenden Proportionalitätsfaktor nennt man das Plancksche Wirkungsquantum.

Atome bestimmten Typs strahlen stets nur Licht ganz bestimmter Wellenlängen ab. Welche das sein können, hängt ab von der Struktur der Elektronenhülle der Atome diesen Typs.

Bitte lies auch https://www.gutefrage.net/frage/guter-einstieg-in-die-theoretische-physik#answer-72965511 .

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Ich versuche es mal ganz einfach zu erklären.

Unsere Welt besteht, wie du sicher weißt, aus Atomen. Diese wiederum sind zusammengesetzt aus Protonen, Elektronen und Neutronen. Diese wiederum bestehen aus noch kleineren Teilchen, den sog. Quarks, von denen es eine Vielzahl gibt.
In dieser Welt der allerkleinsten Teilchen treten Phänomene auf, die man sich mit der "normalen" Physik, die du aus dem Physikunterricht kennst, nicht erklären kann. Zum Beispiel die sog. Dualität des Lichts. Das bedeutet, Licht verhält sich wie Materie, aber gleichzeitig wie eine elektromagnetische Welle. Das kann in der "großen" Welt eigentlich nicht sein.

Wie ganu solche Phänomene jetzt entstehen, welche Bindungskräfte innerhalb der Atome und deren Kerne sind und diese ganzen weiteen Fragen, das ist die Welt der Quantenphysik.

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Quantenphysik erklärt das, was z.B. klassische Physik nicht erklären kann. Zum Bespiel, wenn man Moleküle, Atome, Elektronen betrachtet, so funktionieren die "gewöhnliche" Physikgesetze nicht richtig (also gewöhnliche, klassische Physik ist bei Elementarteilchenbetrachtung nicht anwendbar). So wurde eine neue Theorie (Quantenphysik) erfunden, die die physikalische Prozesse korrekt in einer Mikrowelt erklärt. In Quantenphysik spricht man über Zustände, d.h. ein Wert kann nicht beliebig sein, sondern NUR bestimmte Werte sprunghaft annehmen.

Klassische Physik erklärt gut die großen Gegenstände, im Mikrobereich lässt aber keine Prozesse beschreiben.

Warum halten sich Moleküle zusammen? Was ist das Licht?

Max Plank hatte eine neue Theorie entwickelt, in der er das physikalisches Verhalten bei Teilchen (Atome, ...) erklären konnte: Für die Teilchen gilt dann, dass die Energie NUR als "Pakete" (Quanten) erzeugt bzw. verbraucht werden kann.

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Die Quantenphysik ist die Physik die über das ganz kleine handelt und probiert die Welt des ganz Kleinen zu erklären und zu beschreiben. Über Quantenobjekte, also Atome,Elektronen etc.  
Oft wird auch gesagt, dass es das Gegenstück der Relativitätstheorie ist, denn diese handelt über die ganz großen Sachen. 
Mikro- und Makro-Kosmos. :)

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 Was Quantenphysik ist ?

Ich sage es mal so: In der klassischen Physik kannst du mit relativ einfacher Mathematik Dinge logisch beschreiben. In der Quantenphysik brauchst du ausgefeiltere mathematisch/physikalische Modelle, um das mechanische Verhalten von Objekten zu bestimmen, da sie sich vollkommen anders verhalten als in der klassischen Physik.

Der Name kommt vom "Quant". Ein "Quant" ist eine nicht weiter zerlegbare Einheit einer Größe. Das heißt, dass diese Größe nur in jeweiligen "Paketen" existiert.

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8.Klasse? Da habe ich eine perfekte Buchreihe für dein Alter. Das ist der erste Teil:

https://www.amazon.de/geheime-Schl%C3%BCssel-Universum--Reihe-Kinderb%C3%BCcher/dp/3570219534/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1467733020&sr=1-1&keywords=der+geheime+schl%C3%BCssel+zum+universum

Die Bücher handeln sowohl über Kosmologie, Astrophysik und Quantenphysik, aber ich denke, dass ist wohl aus deiner Perspektive in Ordnung. Sonst gibt es noch einen Haufen von Büchern und Fernsehsendungen dazu, aber ich kenne nicht dein Hintergrundwissen auf dem Gebiet. Es empfiehlt sich immer von Harald Lesch etwas zu schauen. Da gibt es die Sendung Alpha Centauri und auch einige Spezialdokus von ihm zur Quantenphysik. Auf YouTube einfach Harald Lesch Quantenphysik und Alpha Centauri eingeben. Du findest beim Googeln dazu bestimmt genug Bücher zu dem Thema, aber für dein Alter halte ich den Einstieg in die moderne Physik mit den (Kinder)-Büchern von Stephen Hawking sinnvoll, auch wenn die Quantenphysik erst in den späteren Büchern auftaucht.

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