Notizen
Notizen zur Modernen Physik
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Atommodelle, Isotope, Ionen, Linien-Spektrum, Schwarzkörperstrahlung, Photoeffekt, Comptoneffekt, Materiewelle
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Moderne Physik● Moderne Physik vereint die Gebiete der Atom-, Kern- und Quantenphysik
● Sie entstand am Ende des 19. Jahrhunderts
● Hauptfrage: Was ist Materie und wie ist sie aufgebaut?
● Atom
○ wurde erstmals in Griechenland verwendet
○ Demokrit war der erste, der die Theorie der kleinen Bausteine aufgestellte
○ diese Gruppe wurde auch Atomisten genannt
○ heute weiß man, dass das Atom nicht das kleinste Teilchen ist → es gibt
Protonen, Neutronen, Elektronen, Nukleonen, Quarks
Chemische Bindungen und chemische Eigenschaften
● konkrete Theorien wurden nach der Entdeckung des Elektrons aufgestellt
○ wurde von Joseph John Thomson 1897 entdeckt
● Thomsons Atommodell:
○ chemische Bindungen beruhen auf elektrostatischen Kräften
○ diese Kräfte entstehen durch den Austausch von zwei Atomen (also aufgrund
von polaren Bindungen)
● Haupterkenntnis: Chemische Eigenschaften von Elementen hängen mit der Anzahl
ihrer Elektronen zusammen.
● Bohr-Sommerfeld-Atommodell:
○ führte Valenzelektronen ein
Isotope, Bestandteile von Atomen
● Atome mit gleicher Protonen-Anzahl können verschiedene Gewichte haben
○ wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt, von Frederick Soddy
● Isotope = haben die gleiche Elektronenzahl und gleiche chemische Eigenschaften,
aber ein unterschiedliches Gewicht
● Massenspektrograph wurde daraufhin von Francis William Aston entwickelt, womit er
200 Isotope entdeckte
● Ernest Rutherford stellte fest, dass es einen neutralen Kernbaustein geben muss
○ dieser wurde “kollabierter Wasserstoff” genannt → später Neutron genannt
○ James Chadwick bewies das dann auch
Das Rutherfordsche Atommodell
● Man weiß jetzt, dass das Atom aus positiven und negativen Bestandteilen besteht
● → man stellt sich jetzt die Frage: Wie sind sie verteilt?
● Thomson erfindet das Rosinenkuchen-Modell
○ Atom = positive Substanz
○ negative Elektronen sind darin eingebettet
● führten Experiment durch, um das Rosinenkuchen-Modell zu bestätigen → wurde
durch das Experiment aber widerlegt
● Experiment:
, ○ Alpha-Teilchen wurden auf sehr dünne Goldfolie geschickt
○ mit einem Detektor wurde die Streuung der Teilchen auf der anderen Seite
untersucht
○ 1. Beobachtung: die meisten Teilchen gehen ungehindert durch die Folie →
Atom ist größtenteils leer
○ 2. Beobachtung: wenige Teilchen wurden in die Richtung, aus der der Strahl
kommt, zurückgeworfen
● Schlussfolgerungen aus dem Experiment:
○ positive Ladung und Großteil der Masse befindet sich in einem sehr kleinen
Bereich → im Atomkern
○ Großteil des Atom ist leer
○ Atom ist 10.000 Mal größer als ein Atomkern
○ Elektronen, die auf elliptischen Bahnen um den Atomkern kreisen, wird als
möglich betrachtet (Atomhülle)
○ Ladung des Kerns muss mit der Anzahl der Elektronen übereinstimmen
Ionen/Ionisation
● der Begriff “Ion” entstand 1834 von Michael Faraday
● heute bezeichnet ein Ion ein elektrisch geladenes Atom
● ein positiv geladenes Atom = Kation
● ein negativ geladenes Ion = Anion
● damit hat auch die Flammenfärbung zu tun
○ wenn Stoffe stark erhitzt werden, können sie durch Stoffionisation
Hüllenelektronen verlieren
○ das Gemisch, das dadurch entsteht, besteht aus negativen Elektronen und
positiven Atomrümpfen → nennt man Plasma
Linien-Spektrum
● zur Untersuchung von Licht werden Glasprismen verwendet
● Stoffe können deshalb durch die Flammenfärbung identifiziert werden
● durch verschiedene Methoden entdeckte man Spektrallinien
● Joseph v. Fraunhofer untersuchte 1918 Sonnenlicht mit einem Prisma → im
Sonnenspektrum gibt es Absorptionslinien
○ Gustav Kirchhoff verglich die fehlenden Linien mit bereits bekannten Spektren
von der Flammenfärbung → die Linien von Fraunhofer und Flammenfärbung
stimmten überein
○ dadurch war er in der Lage festzustellen, aus welchen Elementen die Sonne
besteht → zB Wasserstoff, Helium (das erst dadurch dann entdeckt wurde)
● “Welle-Teilchen-Dualismus” = eine Eigenschaft von Licht, hat Wellen und Teilchen
Temperaturstrahlung/das Plancksche Strahlungsgesetz
● gegen Ende des 19. Jahrhunderts galt die Physik als fast vollständig abgeschossen
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