Leitprogramm farbige Stoffe

2. Eine kleine Einführung in die Quantenchemie
Auf dem Schirm sind um einen zentralen Flecken helle und dunkle konzentrische Kreise zu
beobachten. Es erinnert an ein Beugungsbild von Lichtwellen. Tatsächlich ersetzt die
regelmässige Anordnung der Atome in der Folie viele enge Spalten, an denen der
Elektronenstrahl wie eine Welle gebeugt wird.
Haben Elektronen eine Wellenlänge?
1924 postulierte Louis de Broglie, dass einem Elektron eine Wellenlänge zugeordnet werden
kann. Für die Energie elektromagnetischer Strahlung gilt:
h c
E= h⋅
= ⋅
ν
λ
Durch Einsetzen der Einsteinschen Gleichung E = mc 2 ergibt sich
oder
hc
mc ⋅ = ⋅ 2
λ
λ=
h
mc ⋅
Mit dieser Formel wird eine Beziehung zwischen Masse bzw. Geschwindigkeit
(Teilchenmodell) und Wellenlänge (Wellenmodell) geschaffen. Für die Berechnung der
Wellenlänge eines Elektrons wird anstelle der Lichtgeschwindigkeit c die Geschwindigkeit v
eingesetzt.
λ=
h
m⋅v Sind nun Elektronen Teilchen oder Wellen? Wir haben gesehen, dass elektromagnetische
Strahlung sowohl Wellen- als auch Teilchencharakter besitzt. Dasselbe gilt auch für
Elektronen. Sie können nur ganz bestimmte Energiezustände einnehmen. Diese Eigenschaft
haben sie gemeinsam mit stehenden Wellen, deren Schwingungszustände genau definiert
sind. Entsprechend dem Experiment können wir den Elektronen aber auch
Teilcheneigenschaften
30 Leitprogramm Farbige Stoffe