Impuls Physik 4, Schulbuch

Regenbogen-Physik 7 Eine der Welleneigenschaften des Lichtes: Nur die blauen Wellenlän- gen des sichtbaren Lichtes werden reflektiert, die anderen Wellenlän- gen werden absorbiert. weißes Licht blaues Licht Mit einem Laser können Metalle geschnitten werden. Licht als Teilchen: Bei einer Fotovoltaikanlage treffen die Photonen des Lichtes auf der Oberfläche des Halbleiters auf Elektronen und lösen sie heraus. Somit fließt Strom. Photonen (Sonnenstrahlung) p-Schicht (Silizium- schicht) Plus-Pol Minus-Pol Elektronen- strom metallische Rückseite n-Schicht (Silizium- schicht) Metallkontakt Verbraucher Am Anfang des 20. Jahrhunderts stieß man auf das folgende Problem: Wenn Licht eine Welle mit Welleneigenschaften ist, wie kann es dann Elektronen aus einer Bindung herauslösen? Eine mögliche Erklärung lieferte das Modell Albert Einsteins : Licht hat auch Teilcheneigenschaften. Die Lichtteilchen werden Photonen genannt. Jedes Photon hat genug Energie, um ein Elektron aus der Metallbindung eines Halbleiters schlagen zu können und somit Strom zu erzeugen. Lichtstrahlen haben also gleichzeitig Eigenschaften von Wellen und Teilchen. Man spricht vom Welle-Teilchen-Dualismus. Ende des 19. Jahrhunderts schien die Physik vollständig erklärt. Man konnte Masse, Geschwindigkeit und Ladung größerer Körper berechnen. Bei Atomen und anderen kleinen Teilchen erkannte man aber, dass es sich bei den Erkenntnissen höchstens um vage Modellvorstellungen handelt, die uns helfen, diese Bauteile zu verstehen. Quanten haben Wellen- und Teilcheneigenschaften! Photonen, Elektronen und andere kleinste Bauteile gehorchen nicht den bekannten Regeln und Gesetzen. Sie haben andere Eigenschaften und folgen anderen Gesetzen. Eine Erklärung ermöglichen die Quanten . Ein Quant ist etwas, das Wellen- und Teilcheneigenschaften hat. Für die Quanten wurden eigene Gesetze aufgestellt, die Quantenmechanik. Photonen (Lichtteilchen) sind Quanten. Auch Elektronen haben Wellen- und Teilcheneigenschaften. Später erkannte man, dass man entweder den genauen Aufenthaltsort oder die Geschwindigkeit eines Quants feststellen kann, aber niemals beides gleichzeitig. Die Quanten läuteten ein neues Zeitalter der Physik ein. Auch wenn man in der Physik den Quanten auf der Spur ist, geben sie große Rätsel auf. Beim Doppelspalt-Experiment zeigen Quanten ihre Wellen- oder Teilcheneigenschaften, je nachdem, ob sie „beobachtet“ werden oder nicht. Frage deine Physiklehrerin oder deinen Physiklehrer. Laserstrahlen sind gebündelte Lichtstrahlen! Bei einem Laser wird ein Medium (Kristall oder Gas) mit Licht bestrahlt. Die Atome des Mediums erhalten dabei viel Energie. Wird die Energie zu groß, strahlt das Medium sie in Form von Licht ab. Weil bestimmte Flächen des Mediums verspiegelt sind, kann der Lichtstrahl nur in eine Richtung gebündelt austreten. Ein Laser strahlt einen gebündelten, energiereichen Lichtstrahl aus. Laser sind vielseitig: Du findest sie in jedem CD- und DVD-Player. Laser können auch genau schneiden, entweder als Laserskalpell oder beim Zuschneiden von Metallteilen. Laser sind aber kein Spielzeug! M M M M Beamen wird möglich Der österreichische Quantenphy- siker Anton Zeilinger zeigte 1997, dass sich Informationen über den Zustand eines Quants (im Versuch ein Photon) übertragen lassen. Dank der Quantenmechanik ist der erste Schritt zum Beamen getan. 71 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv