10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse
mproton / melektron = 1836
gemeinsame Bewegung um Massenschwerpunkt
Kerndurchmesser 10-5 des Atoms!Massenschwerpunkt liegt nicht im Kern
10-15m
10-10m
Korrektur:
Wasserstoff Energie
0.0545 %
Erinnerung:
Wasserstoff 3 Isotope:
H 1 Proton + 1 ElektronD (Deuterium) 1 Proton + 1 Neutron + 1 ElektronT (Tritium)(12.3 y) 1 Proton + 2 Neutronen + 1 Elektron
10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse
Korrektur:
Wasserstoff Energie
0.0545 %
mdeuteron / mproton = 2
Folge: Isotope haben verschiedenen Spektrallinien
10.5. Myonische Atome
Elektronenmasse!
eson mme
10.5. Myonische Atome
Erzeugung von esonen an Protonenbeschleunigern:
p + n -> p + p + -Pion (Masse 273 me)
2.5 10-8s
2.2 10-6 s
- + Myon + Myonneutrino
e- + e
Spektrum 207 fach höhere Energie
10.5. Myonische Atome
Wozu?
Myonen Bahnen sind teilweise im Kern-> Energie gibt Information über Ladungsverteilung des Kerns
C
2 u
ne
last
isch
e S
töss
e
1 u
ne
last
isch
er S
toss
10.6. Franck Hertz Versuch
Quecksilber Dampf niedriger Druck
Heizdraht(e- Quelle)
Pot
entia
l
ela
stis
che
Stö
sse
Str
om A
-B
Beschleunigungsspannung C-A
Anregungsenergie von Quecksilber 4.9 eV
10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell
Hist aufgespalten
10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell
Keplerellipsen statt Kreisbahnen
Sommerfeldsche Feinstukturkonstante
Geschwindigkeit auf n=1 Bahnc
= 1/137
relativistische Bewegung in Kernnähe
Nebenquantenzahl k (zu n) beschreibt kleineHalbachse
-> E hängt auch von Elliptizität ab
10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell
Hist aufgespalten
Es gibt eine weitere
Aufspaltung,Eine weitere Quantenzahl
zusätzlich zu n
10.8. Bohrsches Modell und deBroglie Wellen:
1924: De Broglie Wellenlänge eines Teilchens:
= h/p = h/ 2m0Ekin
10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Elektron
Q=-1.6 10-19 Cm=9.1 10-31kg=511keV/c2
Positron=Antiteilchen zum Elektron
Q=-1.6 10-19 Cm=9.1 10-31kg=511keV/c2
E=mc2
10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
1. Energieerhaltung: Gesamt 2*511keV2. Impulserhaltung: z.B.
2 Photonen entgegengesetzt
Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m
Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m
2 Photonen511 keV
10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Para Positronium (entgegengesetzer Spin)T=1,25 10-10s
Ortho Positronium (gleicher Spin)T=1,4 10-7s
Zerfällt in 3 oder mehr Photonen (Drehimpulserhaltung)
10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m
Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m
Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m
Antimaterie:1995 CERN1997 Fermilab
9 (!!!) Atome im Flug erzeugt
2002: ATHENA (CERN) 50 000 KALTE Antiwasserstoffatome in Falle
http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/factory/AM-factory00.html
10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m
Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m
Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m
Antimaterie:1995 CERN1997 Fermilab
9 (!!!) Atome im Flug erzeugt
2002: ATHENA (CERN) 50 000 KALTE Antiwasserstoffatome in Falle
http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/factory/AM-factory00.html
Fragen:
•Sind die Spektrallienien exact gleich?
• Ist die Gravitation für Materie und Antimaterie gleich?
10.9. Grenzen des Bohr Modells
1. Spektrum Erklären2. Warum zerfällt es nicht?
Wie intensiv sind die Linien?Wie lange lebt der n=2 ???
Mehrelektronen: Helium
Zeit
Elektron 2
Elektron 1
Farbumschaltung wenn R-e-e klein
10.9. Grenzen des Bohr Modells
1. Spektrum Erklären2. Warum zerfällt es nicht?
Wie intensiv sind die Linien?Wie lange lebt der n=2 ???
Mehrelektronen: Helium
“The Dilemma of the Helium Atom” J.H. Van Fleck Phil. Mag. 44 (1922)842
Bohr
Langmiur
Lande