Die Entwicklung der Quantenhypothese durch Max Planck rsultierte daraus, dass es im Rahmen der klassischen Physik nicht möglich war, die experimentell beobachtete Energieverteilung in dem kontinuierlichen Spektrum eines glühenden Körpers zu erklären.
Ok, dass ein Körper Wärme austrahlt weiß ich. Nur was ist mit
Energieverteilung hier gemeint?
In solchen Aussagen wie Energieverteilung des Spektrums, Energie des
Teilchens, Energetischer Zustand, günstigster energetischer Zustand, ...
weiß ich nie so richtig was mit Energie gemeint ist.
Ich habe bisher immer gelernt, dass es kinetische und potentielle
Energie gibt, weiters kann ich Arbeit verrichten, wenn ich eine Bewegung
verrichte.
Ich weiß auch, dass eine Masse unmittelbar mit Energie zusammenhängt.
Und zwar in dem Sinne, dass wenn ich beispielsweise Masse verbrenne, ich
dann soviel Energie aufwenden muss, dass sich die Atome lösen, damit die
Masse auseinanderfällt.
Mich verwirrt das auch immer wenn man in der Quantenmechanik von
energetischen Zuständen redet. Mal ist damit die potentielle Energie
(Quantentopf) gemeint, und ein anderes mal die Gesamtenergier, hier weiß
ich nicht mehr was mit Gesamtenergie gemeint ist.
Könnte mich irgendjemand ein für alle mal des Rätsels aufklären??
Ich bin wirklich schon frustriert und komme in dieser Hinsicht mit
keinem Lehrbuch weiter, weil ja blöderweise dort immer schon solche
Ausdrücke vorkommen. Ich kenn kein einziges Fahchbuch, welches einmal
klärt was mit "Energie" gemeint ist.
ich hoffe ihr könnt mir helfen!
Edward schrieb:> Ich weiß auch, dass eine Masse unmittelbar mit Energie zusammenhängt.> Und zwar in dem Sinne, dass wenn ich beispielsweise Masse verbrenne, ich> dann soviel Energie aufwenden muss, dass sich die Atome lösen, damit die> Masse auseinanderfällt.
Mist!
Und wieder einer, der mir den Nobelpreis vor der Nase weggeschnappt hat.
:(
Etwas realitaetsfremd...
So ein Problem sollte man sich nicht aus dem Zusammenhang gerissen
anschauen. Energie ist in der Tat schwer fassbar. Die Planksche
Strahlungsformel wird meines wissens auf den passenden Seiten
hergeleitet.
Die Energieverteilung, die sich klassisch nicht gut erklären kann, ist
die Abhängigkeit der thermischen Strahlungsleistung von der Wellenlänge,
insbesondere der Teil zu kleineren Wellenlängen.
Der Begriff Energieverteilung ist hier aber sehr unglücklich, denn es
ist erst die Quantenmechanik die den Zusammenhang von der Wellenlänge
zur (Quanten-)Energie herstellt.
Edward schrieb:> Ok, dass ein Körper Wärme austrahlt weiß ich. Nur was ist mit> Energieverteilung hier gemeint?> In solchen Aussagen wie Energieverteilung des Spektrums, Energie des> Teilchens, Energetischer Zustand, günstigster energetischer Zustand, ...
Vielleicht hilft dir einfach schon mal die geschichtliche Entwicklung zu
kennen ohne dass hir jemand alles nochmal erzählen muss:
http://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Wirkungsquantum#Historisches_zur_Entdeckung_und_Rezeption.5B12.5D
Abschnitt 'Wärmestrahlung I' und 'Wärmestrahlung II' sollten reichen,
dazu schaue dir die passenden Graphen an:
http://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Jeans-Gesetz
um zu verstehen was passiert, wenn man es klassich beschreiben will (der
schwarze Graph, Planck, stimmt mit dem Experiment überein).
> Ich weiß auch, dass eine Masse unmittelbar mit Energie zusammenhängt.> Und zwar in dem Sinne, dass wenn ich beispielsweise Masse verbrenne, ich> dann soviel Energie aufwenden muss, dass sich die Atome lösen, damit die> Masse auseinanderfällt.
Naja, das stimmt nicht wirklich. Eine bestimmte Masse ist äquivalent zu
einer Ruheenergie:
http://de.wikipedia.org/wiki/Äquivalenz_von_Masse_und_Energie
Am deutlichsten sichtbar wird das bei der Kernfusion von Elementen
unterhalb von Eisen, wobei Energie freigesetzt wird, oberhalb von Eisen
Energie 'verbraucht' wird. Bzw. bei Kernspaltung wieder freigesetzt.
Nur was du unter Masse verbrennen bis sich Atome lösen meinst ist mir
ein Rätsel. Denn ich verstehe darunter eher eine chemische Bindung
mehrerer Atome, die dann ein Molekül bilden, das hat nichts mit der
Masse-Energie-Äquivalenz zu tun.
> Mich verwirrt das auch immer wenn man in der Quantenmechanik von> energetischen Zuständen redet. Mal ist damit die potentielle Energie> (Quantentopf) gemeint, und ein anderes mal die Gesamtenergier, hier weiß> ich nicht mehr was mit Gesamtenergie gemeint ist.
Da musst du ein konkreteres Beispiel bringen.
Frank M. schrieb:> Da musst du ein konkreteres Beispiel bringen.
Ehrlich gesagt bin ich noch nicht soweit. Ich habe nämlich noch hier und
da überall so meine Probleme. In jedem Gebiet der Physik (jedoch nicht
klassische Physik) gibt es bei mir überall Hacken, daher sind deine
Links auch sehr frustrierend. Ich habe einmal im Anhang jetzt schnell
was zusammengeschrieben. Ich bitte jeden darum mir zu sagen ob eh alles
so stimmt wie es steht oder nicht. Ich habe den schwarzen Strahler noch
nie so richtig verstanden bis vor 1 Stunde. Ich glaube das ist eine gar
keine so blöde Lernmethode.
Eine Frage habe ich mir aber selbst nicht beantworten können was den
schwarzen Strahler ausmacht, und zwar wieso er die Strahlung absorbiert?
Wie kann ich mir das erklären?
Oder ist das einfach ein Naturphänomen?
Danke schon im Voraus!
Ich zitiere wieder:
Zitat:
In der Praxis wird ein schwarzer Körper dadurch realisiert, dass man in
einem allseitig geschlossenen Hohlkörper die Wände schwärzt und ihn mit
einem kleinen Loch versieht. Wird dieser Hohlkörper auf konstanter
Temperatur gehalten, dann wird durch die Öffnung genau die
charakteristische Strahlung eines schwarzen Körpers emitiert. Die
Strahlung innerhalb des Hohlraumes tritt dabei mit den Elektronen,
Atomen und Molekülen der Wände durch Reflexion, Absorbtion, Emission und
Streuung in Wechselwirkung, bis sich ein thermisches Gleichgewicht
eingestellt hat.
Zitat - Ende.
Meiner Meinung nach eine etwas komische vorgehensweise. Wieso nimmt man
da nicht einfach einen schwarzen oder eben einen sehr dunklen Werkstoff
wie Eisen oder malt halt den Werkstoff mit Kunststoff an? Dann müsste es
doch immer noch möglich sein die Temperatur konstant zu halten oder etwa
nicht?
Was mir aber irgendwie ein größeres Rätsel bei diesem Experiment ist ist
ja folgendes: Wir wissen, ja, dass Strahlung in verschiedenen Frequenzen
austritt (abhängig von der Temperatur). Das heißt es müsste insgesamt
eine sehr komische resultiernde Welle aus dem schwarzen Strahler
austreten, damit eine Fouriertransformation dieser komischen Welle
wieder exakt dieses Spektralmuster liefert, die dem schwarzen Körper
entspricht. Ich frage mich da aber nur eines: Wie misst man sowas
eigentlich?
Hält man da einfach zwei Drähte nahe beim Strahler und rechnet es über
die Spannung? Geht das überhaupt?
Eine letzte Frage habe ich aber noch: Was ist hier mit thermisches
Gleichgewicht gemeint?
Edward schrieb:> Die> Strahlung innerhalb des Hohlraumes tritt dabei mit den Elektronen,> Atomen und Molekülen der Wände durch Reflexion, Absorbtion, Emission und> Streuung in Wechselwirkung, bis sich ein thermisches Gleichgewicht> eingestellt hat.> Eine letzte Frage habe ich aber noch: Was ist hier mit thermisches> Gleichgewicht gemeint?
“Thermisches Gleichgewicht” heißt dass alle Temperaturen gleich sind
bzw., dass kein Netto-Energieaustausch mehr stattfindet.
Nebenbei gesagt beißt sich hier die Definition ein wenig, weil man eine
Temperatur nur sinnvollerweise im thermisches Gleichgewicht definieren
kann. Auch kann man bspw. der Strahlung eines Lasers oder auch schon
einer LED keine Temperatur zuordnen, weil die Strahlungen noch zu
koordiniert sind. Temperatur und Thermisches Gleichgewicht machen nur
bei chaotischen Strahlungen Sinn.
> In der Praxis wird ein schwarzer Körper dadurch realisiert, ...> Meiner Meinung nach eine etwas komische vorgehensweise. ...
Lass Dich durch die Definition des Schwarzen Strahlers nicht zu sehr
verwirren. Das ist nur eine Idealisierung. In der Praxis heißt das bspw.
dass Du, wenn Du mit einem Pyrometer die Temperatur erfassen möchtest,
dass Du dann Korrekturfaktoren je nach Art des Materials und der
Oberfläche zu berücksichtigen hast.
http://de.wikipedia.org/wiki/Pyrometer> Wie misst man sowas eigentlich?
Indem man für die jeweiligen Frequenzen geeignete Detektoren verwendet
und dann punktweise versucht das Spektrum zu erfassen.
Bei niedrigen Temperaturen werden Mikrowellenantennen verwendet, so hat
man dann auch die 3K-Hintergrundstrahlung entdeckt. Für sichtbares Licht
funktioniert das natürlich nicht mehr mit Antennen und Drähten. Hier
kann man bspw. einen gewünschten Wellenlängenbereich heraus filtern und
schauen welche Temperaturerhöhung bei einem Probekörper auftritt.
Gruß
Darf ich mal fragen warum du das alles wissen willst. Also bist du ein
Schüler und ihr behandelt es in der Physik, studierst du Physik (an
einer Uni?) oder studierst du irgendwas anderes und ihr behandelt einen
Teil der Physik.
Du bringst noch einigs mächtig durcheinander und weder dein Text im
letzten Post als auch der Text im PDF stimmen so richtig. Es ist nicht
wirklich falsch, aber man sieht, dass dir noch einiges unklar ist und du
ein paar Sachen durcheinader bringst.
Zum PDF:
Der schwarze Strahler sendet nicht elektromagnetische Wellen zwischen
0nm und 800nm aus, sondern über das ganze mögliche Spektrum, d.h. im
Intervall (Minimum .. unendlich). Das sieht man ja auch in deiner Abb.
2, die einen Ausschnitt bis 2000nm zeigt. Dabei ist zu beachten dass
'Minimum' nicht 0nm ist und sich mit der Temperatur verschiebt.
Auf der zweiten Seite gegen Ende versuchst du irgendwas mit Photonen zu
erklären, was an der Stelle wenig Sinn macht. Das Prinzip des Schwarzen
Körpers liegt einfach darin, dass er einfach alles an
elektromagnetischer Strahlung (..., Gammastrahlung, Röntgenstrahlung,
UV, Optisch, IR, Mikrowelle, Radiowelle, ...) absorbiert. D.h. es macht
kein Sinn sich da auf den optischen Bereich (Licht) zu beschränken.
Emittieren tut er unabhängig von dessen was er absorbiert hat, es ist
nur von seiner Temperatur abhängig.
Ich habe mal kurz in Google gesucht um eine gute Beschreibung zu finden,
sodass ich hier nicht eine halblebige Beschreibung abliefern muss.
Die fand ich recht schön:
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/nawi.inst.251/Didactics/quantenchemie/html/schwK-F.html
Versuche nicht die Formeln nachzuvollziehen, sondern einfach den Text
und der Sinn der dahinter steckt.
Zu deiner Frequenzmessung:
Man misst es mit verschiedenen Methoden die auf bestimmte
Frequenzbereiche optimiert sind. Das Prinzip ist immer das selbe: Du
baust einen Bandpass ein, der dir einen schmalen Frequenzbereich
isoliert, von dem du dann die Intensität misst.
Im Radio-Bereich kannst du es wie mit einem Radio messen, bei dem du
auch die Frequenz durchstimmen kannst. Im optischen Bereich schaltest du
bspw. ein durchstimmbares Fabry-Pérot-Interferometer vor eine
Photodiode.
Und hier noch etliche Beispiele:
http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Schwarzer_K%F6rper.html
Ein schwarz angemaltes Objekt geht nicht, da wenn du bspw. mit einer
starken Lichtquelle (grüner Laser) drauf strahlst, so siehst du die
Reflektion des grünen Laserpunkts. Den Fehler dabei solltest du nun
selbst erkennen können.
Frank M. schrieb:> Darf ich mal fragen warum du das alles wissen willst. Also bist du ein> Schüler und ihr behandelt es in der Physik, studierst du Physik (an> einer Uni?) oder studierst du irgendwas anderes und ihr behandelt einen> Teil der Physik.
Ich studiere ein anderes Fach, und es wird vorausgesetzt das wir diese
ganzen Grundlagen alle schon verstanden haben...
Außerdem ist mein Interesse sehr groß, nur scheiterts manchmal an den
Begriffen bei mir...
Frank M. schrieb:> Der schwarze Strahler sendet nicht elektromagnetische Wellen zwischen> 0nm und 800nm aus, sondern über das ganze mögliche Spektrum, d.h. im> Intervall (Minimum .. unendlich). Das sieht man ja auch in deiner Abb.> 2, die einen Ausschnitt bis 2000nm zeigt.
Ach ja stimmt. Danke. Da aber nicht unendlich hohe Temperaturen erreicht
werden können, verschwindet das Spektrum im Unendlichen.
Frank M. schrieb:> Emittieren tut er unabhängig von dessen was er absorbiert hat, es ist> nur von seiner Temperatur abhängig.
Ahh, ja das ist natürlich sehr wichtig. Wie gesagt, bis gestern war mir
das nicht so sehr klar. Hier würde mich interessieren wieso er alles
absorbiert. Welche Eigenschaften des Materials erlauben das?
Ich fand es nur für sinnvoll diesen Gedankengang zu führen, denn dann
würde das Spektrum des schwarzen Strahlers auch sehr wohl vom
eingestrahlten Licht abhängen, aufgrund dieser Gitterschwingungen und
demnach auch der Temperaturerhöhung. Eine andere Sache ist es aber wenn
man die Temperatur von außen konstant hält. Dann sorgt ja das
Regelsystem dafür, dass es nicht dazu kommt.
Frank M. schrieb:> Zu deiner Frequenzmessung:> Man misst es mit verschiedenen Methoden die auf bestimmte> Frequenzbereiche optimiert sind. Das Prinzip ist immer das selbe: Du> baust einen Bandpass ein, der dir einen schmalen Frequenzbereich> isoliert, von dem du dann die Intensität misst.> Im Radio-Bereich kannst du es wie mit einem Radio messen, bei dem du> auch die Frequenz durchstimmen kannst. Im optischen Bereich schaltest du> bspw. ein durchstimmbares Fabry-Pérot-Interferometer vor eine> Photodiode.
Genial! Ich vermutete es schon! Danke!
Joachim schrieb:> Du dann Korrekturfaktoren je nach Art des Materials und der> Oberfläche zu berücksichtigen hast.
Sind diese Korrekturfaktoren durch mein im (neuen) PDF beschriebenes
Regelsystem zu realisieren? Habe ich das richtig vertanden?
Joachim schrieb:> “Thermisches Gleichgewicht” heißt dass alle Temperaturen gleich sind> bzw., dass kein Netto-Energieaustausch mehr stattfindet.
Und schon wieder. Ich weiß, dass nach dem Hauptsatz der Thermodynamik
Wärme eigentlich Energie ist. Aber irgendwie wird das hier alles
verschleiert. Ich meine damit folgendes: Was meine ich eigentlich wenn
ich Energie von elektromagnetischer Strahlung meine? Ist es E = h * f
oder aber die Energie, die ich mir aus dem elektrischen bzw magnetischen
Feld ausrechnen kann? Auch dort habe ich noch irgendwie meine
Schwierigkeiten, denn zu Beginn im homogenen, isotropen Fall eines
elektrischen Feldes und der Testladung war die Energie des elektrischen
Feldes gleich der Energie die die Testladung an kinetische Energie
verbraucht hat. Seitdem aber der magnetismus, und die ganzen
Maxwellbeziehungen ins Spiel kommen kann ich mir unter dem Begriff
Energie nichts mehr greifbares vorstellen. Ist es jetzt potentielle,
oder doch kinetische Energie? Oder ist es die Summe?
Under Professor antwortet mir immer mit: "Das ist die Gesamtenergie des
Systems oder Teilchens" Und ich frage ihn wieder: "Was meinen Sie
damit?" "Wie kann ich mir eine Gesamtenergie vorstellen?"
Wisst ihr, dass eine Masse eine Energie haben muss folgt aus der
speziellen Relativitätstheorie. Das ist auch irgendwie logisch, denn
sonst müsste ja die Masse auseinanderfallen. Das ist mir sehr klar! Nur
wieso man jetzt als Gesamtenergie die kinetische und potentielle
zusammenaddiert, das weiß ich noch nicht. Und genau an diesen Grundlagen
(die ja vorausgesetzt werden) scheiterts bei mir, also eigentlich an
ganz einfachen dingen, und deshalb ist das so deprimierend...
Ich brauche jemandem der wie einem kleinen Kind zu erklären versucht wie
das Radfahren funktioniert und das sehr gut mit Beispielen stützt.
Wikipedia und übliche Literatur (ich habe schon fast eine bibliothek aus
Fachbüchern, nur mir fehlen noch die Grundlagen um alle so richtig
durchzustudieren, weil diese ja wieder vorausgesetzt werden) bringen
mich deshalb nicht weiter, weil ich mich dort drinnen einfach
verirre.... vorallem in Wiki. Das ist ja wie ein Urwald dort.
Danke nochmals für die gutesn Erklärungen bis jetzt!
Ich habe hier eines von vielen Beispielen, die wieder sehr undeutlich
erklärt sind.
Der Autor argumentiert: Das Kohlenstoff Atom möchte den
Energiegünstigeren Zustand haben, jedoch ist dieser dann erreicht, wenn
die zwei Kohlenstoffatome weiter voneinander entfernt sind....
Und mein Unverständnis liegt aber daran, dass für mich einfach nicht
klar ist warum das der enegetisch günstigere Zustand ist. Wieso ist es
ein Energetisch günstigerer Zustand (ja was ist überhaupt damit gemeint)
wenn zwei Kohlenstoffatome in einem Eisenkristall weiter voneinander
entfernt sind?
Edward schrieb:>> [ Korrekturfaktoren Pyrometer ]> Sind diese Korrekturfaktoren durch mein im (neuen) PDF beschriebenes> Regelsystem zu realisieren? Habe ich das richtig vertanden?
Die Korrekturfaktoren für Temperaturmessungen mittels Pyrometer werden
vermutlich empirisch bestimmt. Man erfasst die Strahlung eines Objektes
mit bekannter Temperatur und vergleicht diese mit der Idealisierten
eines Schwarzen Strahlers. Für unterschiedliche Materialien und
Oberflächen. Später kann man dann unter Verwendung der ermittelten
Korrekturfaktoren aus der Strahlungsmessung auf eine Temperatur
schließen.
Der Begriff „Regelsystem“ ist hier unangebracht. Folgendes Beispiel: Da
hast eine Glühbirne und lässt durch diese einen elektrischen Strom
fließen. Wenn die Glühbirne nun keinerlei Energie nach außen ab gäbe,
würde sich der Draht immer weiter erwärmen, bis er schmilzt. Es wird
aber Energie durch die Zuleitungen und durch Strahlung abgeführt. Die
Pointe ist dabei, dass die abgeführten Energien größer werden, wenn die
Temperatur steigt. Irgendwann sind dann zugeführte und abgeführte
Energie gleich und es findet keine Temperaturerhöhung mehr statt.
So wird dann auch die sogenannte Farbtemperatur, sei es der Sonne oder
einer Glühlampe bestimmt. Hier rechnet niemand dann mit
Korrekturfaktoren.
>> “Thermisches Gleichgewicht” heißt dass alle Temperaturen gleich sind>> bzw., dass kein Netto-Energieaustausch mehr stattfindet.>> Und schon wieder. Ich weiß, dass nach dem Hauptsatz der Thermodynamik> Wärme eigentlich Energie ist.
Wärmeenergie (nicht Temperatur!) ist eine Energieform. Energieformen
sind ineinander überführbar. Siehe Dampfmaschine. Das war ein
Meilenstein in der Geschichte der Physik, als Robert Mayer dies etwa
1850 zeigte. Dadurch hatte das in der Mechanik so erfolgreiche Konzept
(damals noch Kraft genannt, aber im Sinne von „Vermögen“ bzw.
„Fähigkeit“ gemeint) universelle Bedeutung für die gesamte Physik.
> Was meine ich eigentlich wenn> ich Energie von elektromagnetischer Strahlung meine? Ist es E = h * f> oder aber die Energie, die ich mir aus dem elektrischen bzw. magnetischen> Feld ausrechnen kann?
Beides. E = h * f macht Sinn bei Einzelereignissen, wenn man also von
den sogenannten „Photonen“ spricht. Beispiel: Um ein Molekül zu
ionisieren ist eine gewisse Mindestenergie notwendig, weil die
Bindungskräfte überwunden werden müssen. Sichtbares Licht ist überhaupt
nicht in der Lage solche Ionisierungen auszulösen, egal wie intensiv es
ist. Hier braucht man schon mindestens UV-Licht (oder noch stärker:
Röntgen- und Gammastrahlen), weil die Prozesse in Einzelereignissen
ablaufen. Hier brauchst Du also E = h * f.
Wenn es um großräumige Strukturen geht, wo also das Konzept des „Feldes“
anwendbar ist, wird die Energiedichte aus dem elektrischen und dem
magnetischen Feld berechnet.
> Seitdem aber der magnetismus, und die ganzen> Maxwellbeziehungen ins Spiel kommen kann ich mir unter dem Begriff> Energie nichts mehr greifbares vorstellen. Ist es jetzt potentielle,> oder doch kinetische Energie? Oder ist es die Summe?
Na ja, es ist halt „elektrische Energie“. Eine der vielen ineinander
überführbaren Energieformen. Praktische Bedeutung hat dies weil man
damit gut rechnen kann. Genauso wie in der Mechanik. Mit Energie- und
Impulserhaltung kann man schon die allermeisten Probleme berechnen.
> … "Wie kann ich mir eine Gesamtenergie vorstellen?"
Gar nichts. Du musst alle möglichen Energieformen aufsummieren, wenn das
für die jeweilige Rechnung wichtig ist.
Energie ist nichts anfassbares. Energie ist ein Konzept, das aufgrund
ihrer Erhaltung so wichtig ist. Aufgrund dieser Erhaltung kann sie zwar
als mengenmäßigen Größe aufgefasst werden, aber wenn man sagt „Da fließt
Energie“ ist es nicht so, dass da irgendwelche Energieteilchen
transportiert werden, sondern es sind immer die jeweiligen Prozesse zu
betrachten, die zu diesem Energietransport führen.
> Wisst ihr, dass eine Masse eine Energie haben muss folgt aus der> speziellen Relativitätstheorie. Das ist auch irgendwie logisch, denn> sonst müsste ja die Masse auseinanderfallen. Das ist mir sehr klar!
???
> Nur> wieso man jetzt als Gesamtenergie die kinetische und potentielle> zusammenaddiert, das weiß ich noch nicht. Und genau an diesen Grundlagen> (die ja vorausgesetzt werden) scheiterts bei mir, also eigentlich an> ganz einfachen dingen, und deshalb ist das so deprimierend...
Ganz einfach: Wenn kein Energieaustausch stattfindet, Du also
diesbezüglich ein abgeschlossenes System hast, dann ist die Summe aller
Energieformen konstant. Damit kann man dann gut weiter rechnen,
Beispiel: Planetenbewegung.
Gruß
Wie Joachim schon anmerkte, es sind Theorien und Modelle um die Realität
zu beschreiben. Für ein und diesselben Dinge gibt es unterschiedliche
Modelle und herangehensweisen die das selbe beschreiben, auf
unterschiedliche Art und Weise.
Zu deinem Eisen-Atom:
Ich weiß die Antwort nicht, würde aber mal so im ersten Moment auf das
Paulisches Ausschließungsprinzip schließen, was jedoch ein besseres
Wissen in der Atom und Quanten-Pyhsik voraussetzt.
Kurz und knapp meine Begründung dazu:
Teilchen haben einen Spin. Elektronen sind Fermionen mit Spin 1/2. Es
gibt unterschiedliche Quantenzustände die bestimmte Energieniveaus
repräsentieren die ein Teilchen annehmen kann.
Bei Fermionen dürfen zwei Elektronen nicht identische Quantenzustände am
selben Ort haben. Im Grundzustand von Eisen sind bestimmte Zustände von
den Elektronen besetzt. Die identischen bei jeweils beiden Eisen-Atomen.
Wenn man nun zwei Eisen-Atome dicht aneinander bringt, so überlappen
sich deren Orbitale. Das Problem ist offensichtlich: Plötzlich sind zwei
Teilchen mit dem selben Zustand am selben Ort. Um dem entgegenzuwirken
müssten die Elektronen energetisch höhere liegende Zustände einnehmen,
um wieder verschiedene Quantenzustände am selbem Ort haben zu können. Um
ein Elektron auf ein energetisch höher liegenden Zustand anzuheben muss
man Energie zuführen.
Somit muss das System mit den Eisen-Atomen dicht beeinander in einem
energetisch höheren Zustand sein als das System mit beiden Fe-Atomen
weiter entfernt.
Die Frage ist aber, und daher habe ich dich gefragt was du denn
studierst, ob du das Prinzip dahinter verstanden haben musst oder
einfach nur die Tatsache, dass es eben so ist.
Wenn du ein QM-Buch liest, so wird das dort ausführlich erklärt. Wenn du
natürlich ein Bio-Buch liest in dem irgendein Effekt erklärt wird der
darauf basiert, wird die Physikalische Theorie dahinter sicherlich nicht
im Detail erklärt.
PS: Der schwarze Strahler ist ein theoretisches Modell, daher kann er
alles absorbieren, weil er so definiert ist.
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