Wie lautet die Formel für die Materiewellenlänge?

3 Antworten

De-Broglie-Wellenlänge


PWolff  22.10.2017, 21:08

Bei Wikipedia leicht unter diesem Stichwort zu finden.

(Hier steht allerdings die relativistische Formel; im nichtrelativistischen Fall kann man die klassische Impulsformel verwenden)

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SlowPhil  22.10.2017, 23:06
@PWolff

Hier steht allerdings die relativistische Formel;

Macht nix, dafür braucht man auch keine Mehrinformation, und sie hat den Vorzug, immer zu gelten.

Gerade bei Elektronen ist es gar nicht so außergewöhnlich, dass man aus dem Newton-Limes herauskommt.

Als „klassisch“ würde ich übrigens auch die Relativitätstheorie bezeichnen, beruht sie doch 100% auf dem Relativitätsprinzip, das schon Galilei gefunden hat.

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Wie die Energie eines Quants (zuerst bei Licht so beschrieben, nämlich 1900 durch Planck)

(1)    ϵ = h·f = ħ·ω

(h Planck'sches Wirkungsquantum, ħ=(h/2π) Reduziertes Planck'sches Wirkungsquantum, f Frequenz und ω=2π·f Kreisfrequenz) ist, so ist auch

(2)    |p› = ħ·|k›,

wobei |k› der Wellenvektor und sein Betrag die Kreiswellenzahl k=2π/λ ist. Bei Licht ist ohnehin ω=c·k und ϵ=c·p, was bei extrem energiereichen Teilchen auch der „extrem relativistische Grenzfall“ ist.

Aus Masse und Geschwindigkeit errechnet sich der Impuls zu

(3)    |p› = m·γ·|v› = m·|v›/√{1 – (v/c)²},

was immer gilt. Falls das Tempo (Betrag der Geschwindigkeit) klein genug sein sollte, kann man die Näherungen

(4,1)   √{1 – (v/c)²} ≈ 1 – v²/2c²
(4.2)    1/(1 – v²/2c²) ≈ 1 + v²/2c²

anwenden und bei noch kleinerem v den Zusatzterm vernachlässigen und γ≈1 setzen. Dann ist man endgültig im Newton-Limes angekommen. Es kommt halt immer darauf an, wie genau man's haben will.

In jedem Fall braucht man außer Masse und Geschwindigkeit keine weitere Information.

λ = h / p

dabei ist λ die Wellenlänge, h das plank'sche Wirkungsquantum und p der Impuls, der sich aus m*v berechnet.


jOhannes2377  22.10.2017, 21:59

die basis Einheit ist meter. das kannst du natürlich in nm umwandeln

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SlowPhil  22.10.2017, 23:01

…und p der Impuls, der sich aus m*v berechnet.

Genau genommen ist

(1)    |p› = m·γ·|v› = m·|v›/√{1 – (v/c)²},

was immer gilt. Falls das Tempo (Betrag der Geschwindigkeit) klein genug sein sollte, kann man die Näherungen

(2.1)   √{1 – (v/c)²} ≈ 1 – v²/2c²
(2.2)    1/(1 – v²/2c²) ≈ 1 + v²/2c²

anwenden und bei noch kleinerem v den Zusatzterm vernachlässigen und γ≈1 setzen. Dann ist man endgültig im Newton-Limes angekommen. Es kommt halt immer darauf an, wie genau man's haben will.

Bei Elektronen führt eine Beschleunigungsspannung von 511keV (was natürlich schon eine Menge ist) immerhin zu γ=2.

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