Elektronen als Quantenobjekte - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Was ist das Besondere an Photon?

a) Photonen können mit sich selbst interferieren, wenn ihnen mehrere Wege (zum Ziel) zur Verfügung stehen. Außerdem zeigen Photonen Wellen- und Teilcheneigenschaften

b) Photonen zeigen nur Teilcheneigenschaften (beispielsweise Energieübertragung)

2) De Broglie war der erste, der die "Eigenschaften" von Photonen auch auf "Quantenobjekte" wie Elektronen übertrug. Daher müsste ein Elektron auch eine Wellenlänge besitzen. Wie lautete die Formel von De Broglie?

a) Ein Elektron hat keine Wellenlänge, da es ein Teilchen ist.

b)

3) Wenn ein Elektron ein Quantenobjekt darstellt, ebenso wie ein Photon, was müsste dann gelten?

a) Ein Elektron müsste an einem Doppelspalt Interferenz zeigen (analog dem Licht)

b) Ein Elektron dürfte keine Interferenz am Doppelspalt zeigen

4) Ein Lichtstrahl zeigt Interferenz am Doppelspalt. Wie müsste das Experiment aufgebaut sein, damit man auch Interferenz am Doppelspalt für Elektronen untersuchen kann?

a) Der Spaltabstand d müsste sehr groß sein, da die Wellenlänge von Elektronen sehr klein ist

b) Der Spaltabstand d müsste sehr klein sein, da auch die Wellenlänge von Elektronen sehr klein ist

5) Ist ein solches Experiment aus Aufgabe 4 schon einmal erfolgreich durchgeführt worden?

a) Nein, aufgrund der kleinen Wellenlänge von Elektronen bleibt dieses Experiment auch nur ein Gedankenexperiment

b) Ja, von Claus Jönsson mit einem Spaltabstand von 2 Mikrometer

6) Wenn Elektronen am Doppelspalt Interferenz zeigen, müsste auch eine Intensitätsverteilung bestimmbar sein (analog Photonen)

a) Die Intensitätsverteilung ist (wie bei Photonen) auch bei Elektronen bestimmbar. Zur Berechnung der Intensitätsverteilung wird der sogenannte Zeigerformalismus verwendet (analog dem Licht)

b) Da Elektronen am Doppelspalt keine Interferenz zeigen, kann auch keine Intensitätsverteilung angegeben werden.

7) Wie bewegen sich Elektronen und steht dies in Einklang mit dem Fundamentalprinzip der Quantenphysik.

a) Elektronen (z.B. in einer Elektronenröhre) breiten sich wie Licht aus. Auch bei Elektronen als Quantenobjekte gilt das Fundamentalprinzip: Der Weg eines Elektrons zum Ziel lässt sich nicht vorhersagen, sofern dem Elektron mehrere Wege zur Verfügung stehen

b) Elektronen breiten sich wie Teilchen aus, die den Gesetzen der klassischen Physik folgen. Das Fundamentalprinzip der Quantenphysik (Interferenz von Quantenobjekten) gilt bei Elektronen nicht.

Physik Test – Elektronen als Quantenobjekte

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