Was genau ist ein Quantensprung? (einfach und kurz erklärt)?
Frage steht oben, hab es nicht so ganz verstanden im Unterricht
7 Antworten
Hallo Steph,
in der bohrschen Theorie ist dies ein diskreter (nur bestimmte Bereiche betreffend) plötzlicher Übergangszustand eines Elektrons zwischen stationären Bahnen. Wenn sich also das Elektron auf den Bahnen befindet, dann ist es in einem stationären Zustand, also einem Zustand, bei dem die Energie erhalten bleibt (kein Energieverlust, Energiegebunden sozusagen). Das hat quantenmechanische Gründe, und widerspricht teilweise der klassischen Physik. Deshalb hat sich Niels Bohr auch teilweise von der klassischen Physik entfernt, als er sein Atommodell erklären wollte.
Zurück zum Thema. Wenn das Elektron diesen Sprung (Quantensprung-> weil es eben die subatomare Welt betrifft) macht, dann kann es nur einen Sprung auf ganz bestimmte Bahnen (Energieniveaus, Schalen) machen, und nicht dazwischen springen ( dieses "nicht dazwischen" bedeutet: das Elektron kann sich nur auf diskreten Bahnen befinden bzw. auf sie springen).
In dem Moment, indem das Elektron diesen Quantensprung tätigt (das passiert aufgrund von Emission bzw. Absorption von Lichtquanten/elektromagnetischen Wellen) , so befindet sich das Elektron in dem Moment in einem nichtstationären Zustand. Das heißt, dass hier eine Energieänderung stattfindet. Wenn das Elektron Lichtquanten absorbiert, so wird es energetisch angeregt, und tätigt einen Quantensprung in dem Bereich höherer Enerieniveaus (springt also auf eine Bahn höherer Energie). Wenn das Elektron Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung emittiert (heißt aussendet), so tätigt es einen Quantensprung in den diskreten Bereich niedrigerer Energieniveaus.
Um das wirklich zu verstehen, müsstest du dir viele Vokabeln innerhalb der Quantenphysik aneignen. Aber Bilder sagen doch mehr als 1000 Worte oder ? Schau mal hier:
Diese konzentrischen Bahnen (schwarze gestrichelte Kreise um den Atomkern) sind die Energieniveaus, und nur auf diesen kann das Elektron "hüpfen" (Quantensprung tätigen). Oder, wie sagt man so schön?! Das Betreten des Rasens ist verboten!
Mit freundlichen Grüßen
Hallo Steph1710,
die Vorredner haben schon gesagt, dass ein Quantensprung der Übergang zwischen zwei Quantenzuständen ist, zum Beispiel der Übergang eines Elektrons zwischen zwei "erlaubten" Bahnen.
Natürlich ist BOHRs ad- hoc- Annahme "erlaubter" Bahnen ziemlich unbefriedigend. Warum sollen sie "erlaubt"sein und Zwischenbahnen nicht?
Einen Antwort- Ansatz lieferte zunächst DE BROGLIE. Er regte an, dass die Elektronen einen Wellencharakter besitzen, man ihn eine zu ihrem Impuls umgekehrt proportionale Wellenlänge zuordnen kann und die Elektronen quasi stehende Wellen bilden müssen - zunächst sozusagen im Kreis herum, und der Umfang der Bahn muss ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge sein. Auf einer Chemgapedia-Seite gibt es Illustrationen hierzu.
Später lieferte SCHRÖDINGER eine räumliche Wellengleichung, deren Lösung die Wellenfunktion des Elektrons heißt. Auch sie ist eine stehende Welle, aber räumlich, und wird Orbital genannt. Sie ist einfach das bessere Modell, um letztlich auch die chemischen Bindungen zu erklären.
Abb. 1: Zwei Zustände eines Elektrons in einem Atom
Wie sich Wellen überlagern können, können sich auch grundsätzlich auch Orbitale überlagern. Wohl bemerkt, ich rede nicht von mehreren Elektronen, sondern von einem Elektron, das damit in so einer Art Zwischenzustand wäre.
Allerdings hätte so eine Überlagerung nicht etwa eine Zwischenenergie (analog zu einer Bahn "auf dem Rasen"), sondern wenn man seine Energie misst, wird man immer nur einen der beiden Energiewerte messen, zu denen die beiden überlagerten Zustände gehören.
Sollte ein solcher Überlagerungszustand vorliegen, eine Messung würde sie zugunsten eines im Sinne der Energie und des Drehimpulses eindeutigen Zustandes zerstören. Dass es keine messbaren Zwischenenergien gibt, macht wesentlich das "Sprunghafte" am Quantensprung aus.
Wenn etwas von jetzt auf nachher (ohne Übergang) funktioniert. Als ob ein Schalter umgelegt wurde.
Umgangssprachlich ein riesiger Sprung.
In der Welt der Physik mehr oder weniger ein räumlich sehr kleiner "Sprung".
Ein Quantensprung ist eine Sprunghafte Änderung der Energie. Also zB wenn in einem Atom ein Elektron auf die nächste Schale springt. Da das Elektron zwischen den Schalen ja nicht liegen kann springt es von einer Schale zur nächsten und daher nennt man das Sprung.
Quantensprung weil sich eine gequantelte Größe ändert.
der Übergang zwischen zwei erlaubten Elektronenzuständen eines Atoms. Nach der klassischen Physik müsste eine beliebige Photonenenergie ein Elektron um eine entsprechende Energiedifferenz anheben können. Im Quantenzustand der Elektronenhülle sind aber nur bestimmte Energiestufen möglich, so dass die Photonenenergie zum Sprung von einer Stufe zur anderen passen muss.