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Materiewellen

Versuch: Beugung von Wellen an Gittern

Ein roter Laserstrahl wird auf ein sehr feines Gitter geschossen und auf eine Wand projiziert. An der Wand ist ein Muster von hellen roten und dunklen Bereichen zu sehen - das Beugungsbild.
Laserlicht verhält sich in diesem Versuch wie eine Welle. Diese Welle wird an dem Gitter gebeugt, wobei das Beugungsbild entsteht.

Merke: Wellen die Gitter durchlaufen erzeugen Beugungsbilder.

Theorie der Materiewellen

Im Jahre 1923 veröffentlichte der Physiker de Broglie einen Artikel in dem er behauptete, dass Materie Welleneigenschaften besitzen kann.
Er kam darauf, weil Licht, das als Wellenerscheinung betrachtet wurde, ebenfalls Teilcheneigenschaften beitzt. Das hate der Physiker Albert Einstein im Jahre 1905 gezeigt. Seit damals bezeichnet man dies als den Welle-Teichen-Dualismus des Lichts.
De Broglie dachte, dass das dann auch umgekehrt für Materie gelten müsste. So entwickelte er Gleichungen, die Materie als Wellen beschreiben. Mit der folgenden Formel kann man die Materiewellenlänge berechnen:

λ=hmv

Nachweis der Welleneigenschaften von Materie

Wellen beitzen die Eigenschaft, dass sie Beugungserscheinenungen nach dem passieren von kleinen Spalten oder Gittern zeigen. Diese führen zu Mustern von hellen und dunklen Bereichen. Diese Muster werden als Beugungsbilder bezeichnet.
1926 zeigte ein Experiment bei dem Elektronen auf eine Metalloberfläche geschossen wurden nach der Refelxion genau so ein Muster. Dieses Beugungsbild konnte nur unter Verwendung der Aussagen von de Broglie erklärt werden. Die Elektronen hatten also Welleneigenschaften. Diese Materiewellen wurden an den regelmäßig angeordneten Atome an der Oberfläche des Metalls gebeugt und reflektiert.



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