Diskussion:Materiewelle/Archiv

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[[Diskussion:Materiewelle/Archiv#Thema 1]]

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Materiewelle

"Unter welcher Bedingung darf man einen Fußball als Materiewelle beschreiben?" Diese Frage wurde mir vom Prof. Dr. Rainer Blatt (Universität Innsbruck) bei meiner Prüfung gestellt. (nicht signierter Beitrag von R² (Diskussion | Beiträge) 09:43, 4. Jul. 2006 (CEST))

Antwort: Wenn die de Broglie- Wellenlänge größer ist als der Fußball, kann es mit anderne Fußbällen zu Überlagerungen kommen. Da die Masse vorgegeben ist, muss sich der Fußball entsprechend langsam bewegen. (Formel) (10^(-31) m/s) De fakto bewegt sich der Ball nicht. (nicht signierter Beitrag von R² (Diskussion | Beiträge) 07:26, 11. Jan. 2007 (CET))

Antwort: Der Fußball muss sich überhaupt erstmal bewegen. Sonst ist nämlich die Frequenz NULL. Und dann ist es keine Welle mehr. Bei sehr hoher Geschwindigkeit wird aber die Wellenlänge immer kleiner. 84.59.48.43 21:38, 1. Jun. 2010 (CEST)

Welle-Teilchen-Dualismus

Soviel ich gelernt habe, ist der Welle-Teilchen-Dualismus nicht veraltet, sondern trägt dem Umstand Rechnung, dass einige physikalische Experimente nur durch das Teilchenmodell und andere nur durch das Quantenmodell/Quantenmechanik erklärt werden können. Es gibt kein Modell, dass alles erklärt, man muss sich damit abfinden. Lieber Autor, falls Du anderer Meinung bist, dann gib bitte Quellen an. --(Peter) 212.99.194.29 22:56, 9. Mai 2007 (CEST)

Hallo Peter (IP 212.99.194.29). Der "Dualismus" ist durchaus veraltet. Ein Teilchen ist weder eine Pistolenkugel, noch eine Wasserwelle und auch nicht beides gleichzeitig, sondern ein quantenmechanisches Objekt. Als solches gehorcht es den in der QED angegebenen Gleichungen. Als Quelle für diese Erkenntnis taugt jedes modernere Lehrbuch der Physik, wie zum Beispiel der "Halliday-Resnick".---<(kmk)>- 03:38, 11. Mai 2007 (CEST)

So oder so, nach meiner Ansicht hat eine derart ausführliche Bewertung des Ausdrucks ,,Welle-Teilchen-Dualismus" in der Einleitung eines Artikels über Materiewellen nichts verloren. (Franek 00:55, 10. Sep. 2007 (CEST))

Hallo, den Dualismus als 'einfach veraltet' darzustellen, scheint mir ebenfalls falsch. Wie so ungefähr alles, was Naturwissenschaften über "Natur" aussagen, stellt er eben eine Vereinfachung dar. Ich denke aber: eine sehr hilfreiche und auch hier gut zur Erklärung taugliche. @ Franek: Wärst du dafür den Begriff zu vermeiden? Mit der Erklärung im folgenden Satz finde ich ihn auch für eine Heranführung an den Materiewelle-Begriff eigentlich sinnvoll.

Beim Blick in zwei anerkannte Standardwerke der Physik (Tipler 2. dt. Auflage S. 991f; Gerthsen, 20. Aufl. S 603) ist auch schnell festzustellen, dass diese das Konzept 'Dualismus' ebenfalls nutzen - aber eben darauf hinweisen, dass es mit der Quantenmechanik physikalisch kein 'Dualismusproblem' mehr gibt, weil die QM eben doch das Modell liefert, beides zu erklären. (Heisenberg: "...der Dualismus zwischen zwei verschiedenen Beschreibungsweisen der Wirklichkeit [...] kann nicht länger als grundsätzliche Schwierigkeit betrachtet werden..." Gerthsen, ebda.)

Aber bildhaft oder gar intuitiv mit Schrödinger-Gleichungen umgehen zu können, wird hier bei WP wohl hoffentlich nicht verlangt. "Harte Kugeln" und "(Wasser-)Welle" sind hingegen alltagsangelehnte Bilder, auf die hier halbwegs aufgebaut werden kann. --Physiosoziologicus 17:03, 14. Mai 2009 (CEST)

Quellen

• Broglie, Louis de, The wave nature of the electron, Nobel Lecture, December 12, 1929
• René Louis Vallée: L'énergie électromagnétique matérielle et gravitationnelle, Masson & Cie, éditeurs - Paris, 1971 — traduction libre par : D.A. Borgdorff, relativement: "hypothése d'existence des milieux énergétiques et d'une valeur limite supérieure du champ électrique". Ibidem via la SEPED – Paris, 1978 - La théorie Synergétique (französisch)

D.A. Borgdorff: 86.83.155.44 15:28, 23. Feb. 2008 (CET)

Wass führt dieser Vallée denn zu? /Pieter Kuiper 18:17, 23. Feb. 2008 (CET)

Vallée hatt mit De Broglie zusammengearbeitet und hat teile diesen Hypothese weiter entwickelt und untersucht. Die Beiden haben einander gekannt, und haben viel gemeinsames im theoretische Bereich. Das Werk von Vallée ist akademisch unterlegt (Vallée war Ingenieur und Professor), ausgegeben bei Masson & Cie, (das war eine der besten Verläge in Frankreich für akademische Aufsätze) und dieses Buch ist sehr interessant als Referenz für weitere Studien in diese Seite. Die komplette Text kann mann in's Internet lesen (französisch oder englisch). 89.146.9.130 23:01, 30. Jun. 2008 (CEST)

Vallée wirbt für eine alternative Physik. Seiner Arbeit von 1970 entspricht keine einzige, referierte, fachwissenschaftliche Publikation. Ihn zu zitieren, verstieße gegen Wikipedia Grundsätze, _relevante_ Quellen zu nennen. Ich lösche daher den Verweis auf ihn. Den Verweis ohne Beleg einer referierten fachwissenschaftlichen Publikation, so wie schon mehrfach geschehen, wieder herzustellen, wäre Vandalismus. --Norbert Dragon 14:27, 1. Jul. 2008 (CEST)

Bester Herrn Norbert Dragon, dass soll Ich wiedersprechen.! Es gibt sichere Referenzen damals, und was sie hieroben schreiben sind doch POV ... waren Sie dort und denn dabei? Ich habe es mitgemacht, auch die "Reduzierung", wie auch jetzt mal gleich wo verlangt wäre angefangen wird zu veröffentlichen. Die referierten Publikationen sind noch immer fürhanden, und nennt keines Vandalismus: die s.g. eigengemachte "Alternatieven" doch sehr fachwissenschaftlich geübt. D-Ing. D.A. Borgdorff durch IP: 86.83.155.44 02:11, 2. Jul. 2008 (CEST)

Da ist nichts zu widersprechen. Ein, zwei fachkundige Blicke auf die Arbeit von Vallée zeigen, dass es sich um esotherische Spinnerei handelt. Es gehört schon eine beachtliche Unverfrorenheit dazu, ihn als Literaturquelle in Wikipeadia einschmuggeln zu wollen. --Norbert Dragon 12:17, 2. Jul. 2008 (CEST)

Ich meine doch Sie in Vorurteilen befangen zu finden ... In Wissenschaft soll die Diskussion n.m.i. öffentlich geführt werden müssen, und dann gibt es keine achselträgerische "esotherischen" Deutungen dabei, wie hier mit eingeSpinnt worden sind ... Hochachtungsvoll: D.A.Borgdorff beim 86.83.155.44 14:05, 2. Jul. 2008 (CEST)

Wir betreiben hier aber keine Wissenschaft, sondern berichten die Ergebnisser derselben. Die Reihenfolge ist also:

1. Anerkennung im Wissenschaftsdiskurs finden
2. In der Wikipedia darüber schreiben

Nicht umgekehrt.

--Pjacobi 14:15, 2. Jul. 2008 (CEST)

Herrn P. Jacobi s.t., danke sehr für Ihre Erleuchtung. Mit aller freundlichstem Grüße -- D.A. Borgdorff: 86.83.155.44 15:35, 2. Jul. 2008 (CEST)

Berechnungsbeispiel

Der Titel des Artikels lautet "Materiewelle" und nicht Lichtwelle. Der Formelsatz mit dem Photon als Beispiel ist verfehlt und rekursiv. Wenn ich unten einsetze, dann kommt raus: Lambda = Lambda. Richtig wäre die Angabe der Beziehung Impuls des Teilchen zu seiner Wellenlänge. P = mv/(SQRT(1-ß²)) mit ß = v/c. Norbert 16.11.2007 (nicht signierter Beitrag von 213.162.66.183 (Diskussion | Beiträge) 22:04, 16. Nov. 2007 (CET))

Habe es selbst gemacht, hoffe es ist richtig! (nicht signierter Beitrag von 213.162.66.178 (Diskussion | Beiträge) 09:07, 17. Nov. 2007 (CET))

Abhängigkeit des Effekts von Größe der Teilchen?

Zitat aus dem Artikel: "Die Wellenlänge und damit die Größe der beobachteten Effekte hängt von der Geschwindigkeit und der Masse des Teilchens ab. Deswegen sind Materiewellen nur bei sehr kleinen oder schnellen Teilchen (zum Beispiel Elektronen) leicht zu beobachten." Da laut Formel die Wellenlänge proportional zur Masse und zur Geschwindigkeit ist, verstehe ich die Abhängigkeit von der Größe, die hier suggeriert wird, nicht. Sinn ergeben würde nach der Formel die Formulierung "...sehr massereichen (also schwere) oder schnellen Teilchen..." Ob der Effekt bei massereichen Objekten aber wirklich "leicht zu beobachten" ist, weiß ich nicht. Ich ändere den Artikel so, dass der Text zur Formel passt. --Knudi 18:21, 26. Nov. 2008 (CET)

Hallo Knudi, deine letztgenannten Bedenken, dass Materiewellen bei sehr massereichen Teilchen kaum beobachtbar sind, teile ich.

Mir scheint da mehreres unklar&falsch zu sein. Ich habe zur Frage der Relevanz/Beobachtbarkeit noch einmal im Netz° herumgeschaut.

Also: Beobachtbar sind De-Broglie-Wellenlängen durch die Wechselwirkung mit anderen Objekten. D.h. z.B. mit Objekten, die eine Ausdehnung (daher Größe!) in ähnlicher Größenordnung wie die DB-Wellenlänge selbst haben.

Für Makrokörper heißt das: Makroobjekte (Fußbälle etc.) haben exrem kleine DB-Wellenlängen (s.u.), die daher "alltagsphysikalisch" irrelevant sind. (Wechselwirkung mit einem $10^{-34}m$ kleinen Körper...) Erst 'nicht mehr so kleine Wellenlängen' werden relevanter. Eine größere Wellenlänge ergibt sich mit Blick auf die Formel für kleinen Impulsen p durch kleine Zähler wegen:

1) v sehr klein oder

2) m sehr klein

(Der Nenner wird ja für Teilchen nahe c selber klein, bleibt also nur für langsame Teilchen bei maximal 1, woran auch die relativistische Korrektur nichts ändert, scheint mir.)

Wie schon oben zum Fußball dargelegt, ist Fall 1) nicht relevant, für Wechselwirkungen müssen die Objekte eben zusammenkommen.

SOMIT muss es m.E. einfach heißen: Deswegen sind Materiewellen nur bei sehr leichten Teilchen (zum Beispiel Elektronen) leicht zu beobachten.

Ein Bsp. wäre: Normal schnell bewegter Fußball z.B. 15 m/s (entspr. 54 km/h) von geschätzten 0,5 Kg hat eine De-Broglie-Wellenlänge von knapp $10^{-34}m~(genauer~8,8*10^{-35}m)$. Die klassischen Materieeigenschaften überwiegen daher hier, und - wenn auch für mich unverständlich - viele Leute behalten ihren Spaß beim Fußball-Schauen (z.B. indem der Ball nie durch den Torwart tunnelt ;~)

° S. z.B.: - http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/grundwissen/09debroglie/debroglie.htm

- http://www.hmi.de/bereiche/info/dualismus/teilchenwellen.html (hier auch die Fullerene als "kleinste Fußbälle") --Physiosoziologicus 16:35, 14. Mai 2009 (CEST)

Moin, du schriebst: "Bedingung für eine solche Wirkamkeit ist eine Wechselwirkung (siehe Interferenz), die sich nur bei Raumdimensionen der gleichen Größenordnung ergibt." Das ist so nicht richtig, dann für Interferenz zählt die Kohärenzlänge, nicht die Wellenlänge (sonst ließe sich Laserlicht nicht besser interferieren als gewöhnliches Sonnenlicht und für beides bräuchte man Versuchsaufbauten die nur Nanometer groß sind. Die Tatsache, dass makroskopische Objekte keine Quanteneffekte zeigen, ist also mE auf ihre geringe Kohärenzlänge zurückzuführen und damit auf die Dekohärenz, die bei größeren Objekten sehr viel schneller eintritt. -- Ben-Oni 23:19, 24. Mai 2009 (CEST)

Hallo Ben-Oni. Hmm, dein alleinige rück-herstellung im artikel verstehe ich nicht. Ich ziele da, da m.e. nicht in erster linie quantenmechanikerInnen die zielgruppe dieses artikels sind/sein sollten, auf eine eher experimentelle, (eine damit noch eher an alltagsphysikalischen phänomenen anknüpfbare) ebene ab. Villeicht war das in meiner formulierung nicht ausrechend deutlich? Nun steht da einfach wieder, dass Materiewellen nur bei sehr schweren oder schnellen Teilchen leicht beobachtbar wären. Ist das denn nach deiner meinung so richtig? Welche experimente mit größeren als mit 50, 60, vielleicht 100 moleküle umfassenden 'teilchen' gibt es denn, wo sich (unter deutlichem experimentellem aufwand, denke ich) noch welleneigenschaften zeigen? Ich denke, an dieser stelle im artikel wäre (nicht unbedingt nur, aber auch) eine einordnung richtig. leserInnen müssen sich doch hier fragen, warum sie von welleneigenschaften bei den sie umgebenden makrokörpern nichts merken. Ist da deines erachtens die erklärung mit extrem kleinen maßstäben (der wellenlängen) denn wirklich falsch? Ich stecke sicher nicht genug in der QM und das zu beurteilen, aber müsste die erklärung nicht eher um einen link auf "quantenmechanische restbaustellen" (der zusammenhang von mikro-makro-welten und je ihren physikalischen eigenschaften) ergänzt werden? --Physiosoziologicus 23:24, 24. Mai 2009 (CEST)

Hallo Ben-Oni,

o.k., die aussage mit schweren teilchen war doch tatsächlich falsch; sah gerade, du hast das geändert.

Zu de/kohärenz: danke für die erläuterungen, ich habe da ganz intrinsisch motiviert nun auch noch mal was gelesen. Könnte man es also ungefähr so sagen: "makroskopische objekte zeigen aufgrund ihrer exrem kurzen kohärenzlängen keine welleneigenschaften, würden aber a) es ohnehin nur in (für die makroebene) irrelevant kleinen räumlichen abmessungen tun oder b) aufgrund ihrer zu geringen geschwindigkeit gleichsam nicht dazu kommen, da sie ihre interferenztpartner nie erreichen" ?

(Ok, mehr frage ich hier den auch nicht, ist wohl eher was für auskunftsseiten ;~) --Physiosoziologicus 10:06, 25. Mai 2009 (CEST)

Deklaration der Variablen

Variablen zu verwenden, ohne ihre/n Sinn/Bedeutung anzugeben, ist schlechter Stil und wenig hilfreich. Was z.B. ist klein-Omega? Und k =? Boltzmann Konstante (nicht signierter Beitrag von 77.186.254.147 (Diskussion | Beiträge) 00:56, 16. Nov. 2008 (CET))

Du hast Recht, das ist schlechter Stil. Im speziellen Fall ist es vermutlich das Resultat von Betriebsblindheit. Die betreffenden Buchstaben werden in der Physik so häufig in der gleichen Bedeutung verwendet, dass man vergisst, dass diese Bedeutung für Laien nicht selbstverständlich ist. Klein-Omega ist die Kreisfrequenz der Welle und k der Wellenvektor. Ich ergänze den Artikel entsprechend.---<(kmk)>- 01:29, 16. Nov. 2008 (CET)

In diesem Sinne bitte ich auch noch um die Ergänzung bezüglich "h", welches vielleicht das plancksche Wirkquantum ist? Ich weiß es wirklich nicht, sonst würd ichs selber hinschreiben. Gruß Fahnder99 13:41, 14. Jan. 2011 (CET)

Woher kommen diese beiden Formeln?

Ich habe mich schon immer gefragt woher diese beiden Formeln kommen

• $E=\hbar \omega$,
• $p=\hbar k$
  
  

Gerade ist mir aufgefallen, dass die Eigenwerte des Impulsoperators (${\hat {p}}=-i\hbar ~{\mbox{grad}}$) genau die 2. Formel ergeben.

Mit der Eigenwertgleichung

${\hat {p}}\psi ({\vec {r}})=p\psi ({\vec {r}})~\Rightarrow$

$-i\hbar ~{\mbox{grad}}\psi ({\vec {r}})={\vec {p}}\psi ({\vec {r}})$

kommt man auf (Eigenfunktion=ebene Welle)

$-i\hbar i{\vec {k}}={\vec {p}}$.

Mit dem Energieoperator ${\hat {E}}=-i\hbar {\frac {d}{dt}}$ kommt man auf die erste Gleichung.

Ebene Welle: $\psi ({\vec {r}},t)=e^{i\omega t}e^{-i{\vec {r}}{\vec {k}}}$.

Eigenwertgleichung:

${\hat {E}}\psi ({\vec {r}},t)=E\psi ({\vec {r}},t)$.

$i\hbar {\frac {d}{dt}}e^{i\omega t}e^{-i{\vec {r}}{\vec {k}}}=\hbar \omega \psi ({\vec {r}},t)=E\psi ({\vec {r}},t)$

Es ergibt sich also die 1. Formel.

Meine Frage ist nun: Wurden Impuls und Energieoperator aus den de-Broglie-Gleichungen abgleitet oder andersherum?

Vielen Dank für irgendwelche Literaturhinweise oder Meinungen. --svebert 12:07, 25. Feb. 2011 (CET)

Eher Ersteres: Die erste Formel stammt aus den frühen Quantentheorien wie Plancksches Strahlungsgesetz und Photoelektrischer Effekt. Die Zweite kann man über Viervektorgeometrie motivieren, ich vermute, dass das historisch so entstanden ist. Jedenfalls ist, nach dem was ich gelernt habe, die Wahl der Operatoren durch die Gleichungen motiviert ("abgeleitet" suggeriert eine mathematische Strenge, die hier wohl eher nicht gegeben ist) worden. Vermutlich dürfte Schrödingers Artikel von 1927 Aufschluss geben. -- Ben-Oni 00:41, 26. Feb. 2011 (CET)

Beispiel Schall

Ich denken man sollte irgendwo erwähnen, dass Schall ein schönen Beispiel einer Materiewelle ist. (nicht signierter Beitrag von 77.180.116.130 (Diskussion) 20:32, 27. Mai 2014 (CEST))

Leider ist Schall überhaupt kein Beispiel für Materiewellen. Bei MWs geht es um ein rein quantemechanisches Phänomen ... und Schall ist einfach eine Druckwelle, die vollkommen klassisch beschrieben werden kann. Schönen Abend, --Jkrieger (Diskussion) 20:42, 27. Mai 2014 (CEST)

Modell? Materiewelle

In der Einleitung stolpere ich schon über den ersten Begriff: Wo und von wem wurde denn jemals die Materiewelle als Modell bezeichnet? Ich finde nichts, und würde etwas schlichteres wie "Vorstellung" o.ä. vorziehen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:43, 27. Dez. 2018 (CET)

Einleitung überarbeitet, teils präzisiert, und hoffentlich besser entwickelt. --Bleckneuhaus (Diskussion) 16:54, 29. Dez. 2018 (CET)

Materiewellen im Alltag: Handy?!

Der Abschnitt über Materiewellen ist, "hand-wavy", wie der Amerikaner sagen würde. Jaja, es gibt Dinge, die sind nur über Quanten zu erklären, und weil De Broglie-Relationen zur Quantenphysik gehören, hat auch dein Handy was mit Materiewellen zu tun.

Ich hab' nur Elektrotechnik studiert und bin weder in Festkörperelektronik noch in Halbleiterbauelementen durchgefallen, habe also physikalisch nur oberflächliches Wissen von Quantenphysik, aber theoretisch und praktisch wahrscheinlich ganz brauchbares Wissen über die Funktion von Handys; ich muss hier wild anfangen zu spekulieren, was da gemeint ist. LEDs? Da entstehen Photonen, also keine Materiewellen. Einbringen von Ladungsträgern in Rekombinationszonen von Transistoren? Das kann man soweit ganz gut Impuls eines Partikels erklären.

Auch falls ich hier irgend etwas offensichtliches verpasse: Texte, die spekulative Interpretation benötigen, um Sinn zu ergeben, passen nicht in eine Enzyklopädie. Generell, falls es hier um irgend ein Halbleiterelement konkret geht, wäre ein Abschnitt über dieses vielleicht sinnvoller als zu schreiben "Handys benutzen Quantenphänomene, also Materiewellen".

Aus diesem Grund schlage ich vor,

Indes zeigen sich die Materiewellen durchaus auch im Alltag, wenn auch auf weniger direkte Weise. Wegen ihrer untrennbaren Verbindung mit der Quantenmechanik zeigen sie sich in jedem Gegenstand, dessen physikalische Eigenschaften durch die Quantenmechanik zu beschreiben sind. Ein beliebig herausgegriffenes Beispiel ist etwa ein Handy mit seinen elektronischen Bauteilen.

zu streichen. Er erklärt oder definiert rein gar nichts.

Wenn jemand ein brauchbar erklärtes Alltagsbeispiel hat, möge er es hinzufügen. --Marcusmueller ettus (Diskussion) 13:51, 10. Dez. 2022 (CET)

@Bleckneuhaus:

"Mittelbar hingegen zeigen sich die Materiewellen durchaus auch im Alltag, nämlich in jedem Gegenstand, dessen Aufbau und Eigenschaften durch die Quantenmechanik beschrieben werden können. Ein beliebig herausgegriffenes Beispiel ist etwa eine moderne Lampe mit LED." Vielleicht habe ich zu hohe Erwartungen an die Didaktik, aber ich verstehe diesen Satz immer noch nicht. Er suggeriert, dass es zweierlei Arten von makroskopischen Gegenständen gibt, solche, deren Aufbau und Eigenschaften durch QM beschrieben werden können und andere, die nicht durch QM beschrieben werden können. Man würde jetzt erwarten, dass diejenigen Eigenschaften genannt werden, nach denen sich diese beiden Arten von Gegenständen unterscheiden lassen. Die Frage ist, ob es unbedingt um Quantenphänomene gehen muss, oder ob man nicht auf makroskopische Phänomene mit Welleneigenschaften hinweist. Interferenzen sind auch Eigenschaften, die sich bei makroskopischen Erscheinungen zeigen und die auch von Nichtphysikern verstanden werden können. Beispielsweise dass man in großen Räumen (Kirchen, Konzertsälen etc.) Stellen hat, an denen man den Ton vom Altar, der Chorempore oder der Bühne gut hören kann und einen Meter daneben sich die Amplituden gegenseitig auslöschen und man stellenweise nichts hört. Oder wenn man zwei Steine nebeneinander ins Wasser wirft und sich die Wellen gegenseitig aufheben oder verstärken. Wieso eine LED-Lampe ein Beispiel für einen Quanteneffekt sein soll, habe ich nicht verstanden. Ist es der Aufbau, welcher einen Quanteneffekt zur Lichterzeugung nutzt oder die Eigenschaft des Lichts – und wenn man eine Lampe als Beispiel anführt, kommt man leicht dazu, Materie und Licht – Elektronen und Photonen zu vertauschen und sich zu fragen, ob es um Licht- oder Materiewellen geht. --Tristram (Diskussion) 23:00, 10. Dez. 2022 (CET)

Danke für die Rückmeldung, die mich zu einem ergänzenden Satz führt. Besser so? --Bleckneuhaus (Diskussion) 13:54, 11. Dez. 2022 (CET)

Leider nein. Um den Fluss von Elektronen in einem Leiter zu verstehen, ist es nicht erforderlich und auch nicht besser erklärend, wenn man auf den "Wellencharakter" Bezug nimmt. Man könnte sich genauso gut vorstellen, dass die Elektronen in einzelnen "Energie-Paketen" (Planck) bei den LEDs ankommen (außerdem sind wir dann schon nicht mehr im makroskopischen Bereich, wenn wir auf Elektronen und deren Flüsse rekurrieren). Irgendwie fehlt der Transfer zwischen den Ebenen, der den "Wellencharakter als Phänomen" im Zusammenhang mit makroskopischen Objekten erklärt. Vielleicht sollte es auch im Artikel besser heißen: "Welleneigenschaften von makroskopischen Gegenständen im festen Aggregatszustand spielen im Alltag keine Rolle. Bei Flüssigkeiten oder Gasen sind auch im Rahmen der klassischen Physik Welleneigenschaften - z. B. anhand der Interferenzen - zu beobachten." Das ist ja auch plausibel im Zusammenhang mit der im Artikel aufgeführten Feststellung, dass "sich Welleneigenschaften nur dann zeigen, wenn Wellen auf Strukturen treffen, deren Abmessungen im Bereich der Wellenlänge liegen". Bei Flüssigkeiten und Gasen haben wir doch Verteilungen von beweglichen Teilchen, die im Bereich der Wellenlängen liegen dürften? Ich habe ja schon Beispiele aus der Akustik und aus der Beobachtung von Wellen in Flüssigkeiten genannt (auch Monsterwellen wären vielleicht auch ein anschauliches Beispiel), die auch für Physiktheorie-Unkundige verständlich sein dürften. Aber ich bin kein/-e Physiklehrer/-didaktiker/-in, diese sollten das besser als ich formulieren können. --Tristram (Diskussion) 14:43, 11. Dez. 2022 (CET)

Ich bleibe lieber nahe am Lemma. Wenn Du mit " Um den Fluss von Elektronen in einem Leiter zu verstehen," anfängst, hat das mE keinen Bezug mehr dazu. Den Nutzen Deiner Beispiele kann ich auch nicht recht sehe, wir wollen doch hier keinen Artikel über Wellenphänomene an sich schreiben. Ich ergänze aber mit 2 Wikilinks zu dem Schritt von der Wellenmechanik zum Halbleiter. --Bleckneuhaus (Diskussion) 16:30, 11. Dez. 2022 (CET)

Erstmal:

"Ein beliebig herausgegriffenes"

Citation needed, ganz klar. Bitte reparier das mal! Auch ein Zitat auf "Vorlesung Festkörper, Nr. 3, Prof. XYZ, Sommersemeter 2019" wäre schon ein Fortschritt.

Finde die hinzugefügten Verweise zwar eine Verbesserung, aber: Können wir bitte einfach die unbelegte, und vermutlich falsche, Aussage entfernen?

"Die Idee, eine LED zu bauen und damit Licht zu erzeugen, setzt voraus, dass man die Bewegung der Elektronen im Halbleiter als Materiewelle beschreibt"

Eher nein. Wenn ich "Elektronen bewegen sich" sage, meine ich Partikel, die sich klassisch bewegen. Und das emittierte Photon hat gerade die Energiedifferenz zwischen den Energieniveaus, zwischen denen das Photon wechselt. Die Welle existiert nur für das nicht-materielle Licht, nicht für das Elektron.

Ich vermute schon, dass du argumentieren möchtest, dass

1. eine LED deswegen Licht einer definierten Wellenlänge emittiert, weil die Energieniveaus, zwischen denen ein Elektron wechselt, diskret sind, UND
2. diese nur diskret sind, weil es in einem gegebenen Gitterpotential nur endlich viele Bloch-Funktionen mit diskreten Energieniveaus gibt, UND
3. diese Bloch-Funktionen Lösungen der partikulären Schrödingergleichung sind, UND
4. die Schrödingergleichung auch insbesondere Materiewellen beschreibt.

Aber:

- Das muss dann auch so im Artikel stehen. Das ist eine Enzyklopädie, kein Kinderbuch, um heranwachsenden Menschen die Physik schmackhaft zu machen, und gewichtig:

- Das macht Bloch-Funktionen / Wellenfunktionen nicht zu Materiewellen im Allgemeinen; Materiewellen sind bewegte massenbehaftete Partikel, die Welleneigenschaften aufweisen,und nicht komplett dislokierte, bestenfalls Brown'sch bewegte Ladungsträger in einem Gitter. (Hierbei ließe ich mich mit schlüssigen Argumenten vom Gegenteil überzeugen. Aber dann muss der Beweiß, dass es sich dabei um Materiewellen im De-Broglie-Sinne, und nicht nur im @Bleckneuhaus-Sinne handelt, im Artikel selbst stehen.)

Vielleicht würde das Beispiel, deutlich besser argumentiert, gut in den Bloch-Funktions-Artikel passen? --Marcusmueller ettus (Diskussion) 17:07, 11. Dez. 2022 (CET)

Das ufert hier ja fürchterlich aus. Es geht um "Materiewellen im Alltag", also wo Physiker/innen einen Alltagseffekt nicht ohne Materiewellen beschreiben können. Da mag es besser zugängliche Beispiele als LED geben, leider habe ich kein Lehrbuch zur Hand, um eins daraus zu zitieren. Wenn weiter ums LED-Beispiel diskutiert werden soll, bitte erst Modell der quasifreien Elektronen lesen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:20, 11. Dez. 2022 (CET)

Gut, wenn wir etwas haben, das nicht belegt werden kann, und das inhaltlich disputiert wird, dann ist die WP-Richtlinie "Sei mutig!" jetzt das, was ich anwende.

Bitte füge ein Beispiel ein, sobald du es belegen kannst. Die Tatsache, dass du das LED-Beispiel anhand eines anderen Artikels diskutieren magst, deutet desweiteren darauf hin (keine zwingende Folgerung, ein Indiz), dass es dort angebrachter wäre. --Marcusmueller ettus (Diskussion) 17:32, 11. Dez. 2022 (CET)

Abwegig. Wenn hier etwas eine persönliche Sichtweise ist, dann Deine (befremdliche) Vorstellung von Materiewelle, wie Du sie im letzten Spiegelstrich ausgeführt hat. Vollkommen unbelegt und ziemlich daneben jedenfalls. Meiner Erinnerung nach schrieb selbst de Broglie, als er seine Materiewelle erstmals vorstellte, dass sie den sich bewegenden Elektronen zugeordnet sei. Deine Vermutungen darüber, wofür ich "hier argumentieren möchte" sind ebenfalls abwegig. Und wenn Du das selbst so schreiben würdest, würde ich sagen, das gehört in einen anderen Artikel. Vielleicht liest Du oben bei #GEschichte noch mal Die Materiewelle nach de Broglie wurde in der durch Erwin Schrödinger voll ausgearbeiteten Wellenmechanik zur Wellenfunktion verallgemeinert. Und bitte Modell der quasifreien Elektronen lesen. Ich kann auch nicht erkennen, wo Du hier auf ernst zu nehmende Weise "inhaltlich disputierst" und möchte auf die schiefen bzw. unverstandenen Ausführungen zu Materiewellen und Teilchenbewegung nicht weiter eingehen. - Aber unbenommen: Wenn Du ein schöneres Beispiel (für diesen Artikel!) hast, schreibs doch (so sollte die WP-Richtlinie "Sei mutig!" WP:SM wohl gemeint sein, von wildem Löschen steht da nichts). Oder findest Du den Artikel ohne Beispiel an dieser Stelle besser? Oder findest Du die LED als Beispiel grundsätzlich falsch an dieser Stelle? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:14, 11. Dez. 2022 (CET)

Oder findest Du den Artikel ohne Beispiel an dieser Stelle besser?

Nein, aber korrekt und nachvollziehbare Beispiel wären nötig.

Oder findest Du die LED als Beispiel grundsätzlich falsch an dieser Stelle?

Es ist nach aktuellem Stand weder belegt noch irgendwie hergeleitet außer durch "aus dem Hut ziehen einer Behauptung".

Ich sehe es als faktisch falsch an, und außer deinem Wort habe ich keine Gegenanzeigen gefunden. Falsche Beispiele sind schlechter als keine Beispiele.

Und bitte hör mir zu sagen ich habe den Artikel über quasifreie Elektronne nicht gelesen. Ich kann durchaus mit quasifreien Elektronen umgehen. Aber auch der Artikel macht aus deiner Behauptung, eine LED sei ein Beispiel, kein belegtes oder schlüssiges Beispiel. Du bringst den Artikel keinen Deut in Verbindung mit deinem Beispiel, sondern behauptest das Beispiel würde sich daraus ergeben. Weder @Tristram noch ich konnten das bisher nachvollziehen! In der Annahme, dass ich selbst ein bisschen doof bin, wäre da immer noch Tristram, der auch gerne verstünde. Jetzt kann das sein, dass du einfach der bessere Physiker bist – gerne! – aber dann müsste das was du schreibst sich ja aus einem konkreten Verständnis erläutern lassen.

Ich glaub' dir doch, dass du gute Beispiele hast. Dann bring doch einfach die guten Beispiele, und erläutere sie so, dass man sie als Leser nachvollziehen kann. Das hast du weder im Artikel noch hier bisher getan – magst du deine Energie vielleicht auf das Erläutern des Beispiels verwenden, so dass jemand, der den Rest des Artikels verstanden hat, das Beispiel nachvollziehen kann? Das würde mich wirklich freuen. Danke! --Marcusmueller ettus (Diskussion) 13:39, 12. Dez. 2022 (CET)

Dass die QM und speziell das (von den Materiewellen abgeleitete) Bandmodell der Elektronen essentiell für den Transistor (und LEDs) ist, ist geläufig (vgl z.B. [1] oder hier oder auch Vorlesungsskripte 1, 2; der Transistor wird regelmässig als Paradebeispiel für ein Ergebnis der "ersten Quantenrevolution" angeführt, z.B von Jaeger). Ein no-go-Theorem (vergleichbar mit der Bellschen Ungleichung), das zeigen würde, dass es kein "materiewellenfreies" Modell geben kann, das den Transistor erklärt, ist mir nicht bekannt, aber ich denke auch nicht, dass das nötig ist, bevor man sagen kann, dass die QM (und Materiewellen) Voraussetzung für Transistoren und Halbleitertechnik ist. Insofern finde ich den (derzeit gelöschten) Satz von Bleckneuhaus korrekt und klar und sehe keine Grund für seine Entfernung. --Qcomp (Diskussion) 14:52, 12. Dez. 2022 (CET)

Ohne Deinen Hinweis ist der Satz von Bleckneuhaus für die Nicht-Fachleute eben nicht klar. Mit Deiner Ergänzung hätte man die erforderliche Brücke, um die Herleitung nachvollziehen zu können. Aber obwohl ich mich in meiner Jugend viel mit Elektronikbasteln beschäftigt habe und selbst einige Schaltungen auf selbst geätzten Platinen gebaut habe, war mir nie bewusst, dass ich die Funktion eines Verstärkers besser verstanden hätte, wenn ich gewusst hätte, dass Quantenmechanik dafür verantwortlich sein soll. --Tristram (Diskussion) 15:48, 12. Dez. 2022 (CET)

Das Folgende hatte ich geschrieben, bevor ich den Beitrag von Qcomp von 14:52 sehen konnte:

Ich denke, dass Bleckneuhaus sein Beispiel von dieser Seite abgeleitet hat. Dort steht unter der Überschrift Materiewellen im Alltag folgender Text: "Indes zeigen sich die Materiewellen durchaus auch im Alltag, wenn auch auf weniger direkte Weise. Wegen ihrer untrennbaren Verbindung mit der Quantenmechanik zeigen sie sich in jedem Gegenstand, dessen physikalische Eigenschaften durch die Quantenmechanik zu beschreiben sind. Ein beliebig herausgegriffenes Beispiel ist etwa ein Handy mit seinen elektronischen Bauteilen." Der Schlüssel zum Verständnis könnte darin liegen, dass man erklärt, wieso das im Beispiel genannte Handy eine besondere, "untrennbare Verbindung mit der Quantenmechanik" hat, die z. B. ein Baum oder ein Tisch nicht hat. Eigentlich besteht ja sämtliche Materie aus Teilchen der Quantenwelt, aber manche Materieansammlungen scheinen ja mit Phänomenen zu tun zu haben, die einfacher oder direkter auf Prozesse zurückzuführen sind, mit denen sich Quantenphysikerinnen und -physiker beschäftigen. --Tristram (Diskussion) 15:40, 12. Dez. 2022 (CET) --Tristram (Diskussion) 15:40, 12. Dez. 2022 (CET)

Offensichtlich sind wir auch nicht die ersten auf der Welt, die die Quantenphysik für sich entdeckt haben.,. --Tristram (Diskussion) 16:21, 12. Dez. 2022 (CET) --Tristram (Diskussion) 16:21, 12. Dez. 2022 (CET)

Umgekehrt wird ein Schuh daraus ;-) vgl. auf cosmos-indirekt: "Der Text dieser Seite basiert auf dem Artikel Materiewelle aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar"...

Die Grenze zwischen dem, was man nur mit bzw auch ohne Quantenmechanik erklären kann ist nicht sehr scharf, abhängig davon , was man als erklärungsbedürftig ansieht. Genaugenommen braucht alles, was mit stabiler Materie zu tun hat, die QM. Aber manche lassen sich auch mit quantisiertem Energieaustausch "erklären" (Planckspektrum, Photoeffekt, möglicherweise auch Photosynthese), andere am besten mit dem Bezug zum Wellencharakter von Teilchen. Wenn die Diskussion hier damit zum Konsens gebracht werden kann, im Artikel den Zusammenhang Materiewellen-Bändermodell-Transistor/LED explizit zu machen, kann ich das gern versuchen. --Qcomp (Diskussion) 16:40, 12. Dez. 2022 (CET)

@Qcomp: Ja, mach das, gerne. Denn Deine erklärende Ergänzung war (natürlich) genau das, weshalb ich das Beispiel LED hier einschlägig fand. Nur hatte ich auch gedacht, mehr Erklärung wäre vielleicht für den Artikel zu viel Detailargumentation. (Mich erstaunt, dass die beiden Kritiker hier zwar mit den relevanten Begriffen hantieren, aber diesen Zusammenhang nicht selber sehen konnten. Vielleicht wäre auch das link Bandlücke hilfreich gewesen, allerdings wird in Modell der quasifreien Elektronen ja schon deutlich darauf verwiesen.) --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:36, 12. Dez. 2022 (CET)

ok, ich hab's mal versucht - Verbesserungen sind sicher möglich und sind willkommen --Qcomp (Diskussion) 22:17, 12. Dez. 2022 (CET)

Danke. Ohne gleich darin herumzueditieren, wie wärs mit: Insbesondere das von Materiewellen abgeleitete quantenmechanische Bändermodell für die Elektronen im Halbleiter ist Voraussetzung für die Idee, eine LED zu bauen und damit Licht zu erzeugen (siehe auch Modell der quasifreien Elektronen). (Motiv: Materiewelle nach vorne, für wen oder was ist die Materiewelle zuständig). Noch eine Anmerkung: vor 40 Jahren kannte ich einen Elektriker, der in der Berufsschule quasifreie Elektronen kennengelernt hatte und sie so beschrieb: da fliegt ein Elektron frei ein Stückchen durch den Halbleiter und dann kommt alle Augenblicke jemand mit dem Hammer und schlägt es tot. Hm. --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:31, 12. Dez. 2022 (CET)

Vielen Dank für das ausgebaute Beispiel @Qcomp, und auch für die weitere Diskussion, @Bleckneuhaus :)

Ich seh' das jetzt auch so, dass die Brücke mittels der Erläuterunge gebaut werden muss – das Beispiel richtet sich eben nicht an Fachleute (und wie man oben bei meiner Spekulation sehen konnte, kommen Fachleute für die Geräate auch zu anderen Ergebnissen). Für mich ist die aktuelle Form wesentlich verbessert gegenüber der originalen, aber immer noch nicht hinreichend.

Weshalb etwas ein Beispiel für eine Materiewelle ist – das ist genau das, was ein Beispiel für den Leser wertvoll macht. Eine Lücke zu lassen, "die sich der Leser ja denken kann" ist da nicht das Weglassen von überschüssigem Detail! Es macht das Beispiel für die tatsächliche Zielgruppe (also Leute, die keine Vorlesung in Festkörperelektronik haben, und sich also, und dafür möchte ich mich entschuldigen, auch zugespitzt mit dem Autor des Beispiels streiten können!) nutzlos.

Was mir jetzt noch fehlt ist also an dem Beispiel: Was hat das Bändermodell mit der Erzeugung von Licht zu tun? Ich würde von daher vorschlagen, den Absatz

Mittelbar hingegen zeigen sich die Materiewellen durchaus auch im Alltag, nämlich in jedem Gegenstand, dessen Aufbau und Eigenschaften man mithilfe der Quantenmechanik beschreibt. Ein beliebig herausgegriffenes und „erhellendes“ Beispiel ist etwa eine moderne Lampe mit LED: Die Quantenmechanik und insbesondere das von Materiewellen abgeleitete Bändermodell der Halbleiter ist Voraussetzung für die Idee, eine LED zu bauen und damit Licht zu erzeugen (siehe auch Modell der quasifreien Elektronen).

umzuformulieren; wie @Tristram und @Qcomp schreiben sind im Prinzip alle Gegenstände "quantenmechanisch", von daher fällt der erste Satz etwas raus. Wenn ich jetzt meinen alten Deutschlehrer ausbuddle ist auch das transitive Verb "sich zeigen" fehlleitend (ich kann die Welle ja nicht sehen). Auch ist das Beispiel gar nicht so beliebig herausgegriffen (dafür haben wir's jetzt zu intensiv beackert). Geschickter wäre vielleicht:

Im Alltag finden sich viele Geräte, deren Funktionalität nur durch Anwendung von Wissen über Materiewellen möglich wird. Ein Beispiel ist die LED-Lampe: In ihr werden Photonen freigesetzt, also Licht erzeugt, wenn Elektronen von einem Zustand, in dem sie viel Energie haben, in einen energieärmeren Zustand wechseln, und dabei die Energiedifferenz abgeben. Diese festen Energieniveaus, Bänder, ergeben sich aus dem Bändermodell, weil sich Elektronen in dem periodischen Gitter eines Halbleiters als Materiewelle verhalten. Da das Gitter für die Welle feste Randbedingungen vorgibt (es handelt sich um sogenannte quasifreien Elektronen), existieren nur einige diskrete Wellenfunktionen für die Elektronen, was den hohen Energieunterschied bedingt.

Damit haben wir alles drin: Das Beispiel an sich, auf Trivial Pursuit-Niveau ("welche der folgenden vier Gegenstände basieren auf Materiewellen?"), was jetzt die Materiewelle ist, wo(rin) sie ist, was sie bewirkt, und weshalb sie existiert.

Wär' das konsensfähig? --Marcusmueller ettus (Diskussion) 01:33, 13. Dez. 2022 (CET)

Schließe mich Marcusmueller ettus an, Dank an Qcomp: So wie es ursprünglich formuliert war, Quantenmechanik würde einem bei einer LED-Lampe begegnen, war irreführend. Denn die Begegnung mit der Quantenmechanik war eine Frage des Erkenntnisvermögens und nicht der Struktur der Materie. Anzunehmen, dass die Materie im biologischen Bereich auf der Ebene der Elektronen und Neutronen enden würde und nur im technischen Bereich bis auf die subatomare Quantenebene hinunterreichen würde, ist absurd. Ohne Hintergrundwissen begegnet einem bei der LED-Lampe die Quantenmechanik nicht mehr als bei der Biosynthese oder einem Stuhl, dessen Struktur bei einem Brand in Schwingungen gerät, also nicht mehr als gegenüber allen anderen materiellen Dingen auch. Nur mit der Erläuterung des theoretischen Hintergrundes – dass wir uns Erkenntnisse über die Quantenmechanik zu Nutze machen können, um Technik besser zu entwickeln – kann man das Beispiel richtig verstehen. --Tristram (Diskussion) 13:30, 13. Dez. 2022 (CET)

Nicht schlecht, hat aber eine für diesen Artikel zu detaillierte und überdies fehlerhafte Beschreibung der Effekte im Festkörper, und beginnt mit einer schiefen Formulierung. Das hier gesuchte Beispiel soll doch mE zeigen, dass man sich Alltag - also gedankenlos und ohne Vorwissen - auf Geräte verlässt, die nur auf der Grundlage des Materiewellenbegriffs zu verstehen sind. Mein Vorschlag:

Im Alltag finden sich viele Geräte, deren Funktionieren ohne Wissen über Materiewellen nicht zu verstehen ist. Ein Beispiel ist die LED-Lampe: In ihrem Halbleiter-Material gehen Elektronen an einem p-n-Übergang von einem Energieband in ein anderes über und geben einen je nach Material ganz bestimmten Energiebetrag ab, mit dem Photonen, also Licht bestimmter Wellenlänge, erzeugt werden. Der Energiebetrag entspricht dem energetischen Abstand der Energiebänder, der durch die Wirkung der regelmäßig angeordneten Atome des Materials (Kristallgitter) auf die Materiewellen der Elektronen erklärt wird (siehe Modell der quasifreien Elektronen).

Ist etwas länger als ich es wünschenswert fände, aber wenn/falls andere es wünschen ---. --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:43, 13. Dez. 2022 (CET)

(nach BK) +1,k ja, das wäre eine Möglichkeit (die auch mir eigentlich u lang ist, denn in LED kann man ja bei Interesse weiterlesen, aber ok). Es vermeidet von "diskreten Wellenfunktionen" zu sprechen (und von Bändern als "festen Energieniveaus")

Den Unterschied zwischen LED und Stuhl sehe ich darin, dass die Funktion der einen nur mit Kenntnis der QM verstanden werden kann und auch mit dieser Kenntnis entwickelt wurde; beim Stuhl dagegen ohne (auch wenn man letztlich für die Stabilität der Materie, die für die Stuhlfunktion essentiell ist, auch die QM braucht). Und ceterum censeo, dass man im Grunde immer die QM und Materiewellen braucht, wenn man die Natur (oder Technik) nur gründlich genug verstehen will ;-)--Qcomp (Diskussion) 16:53, 13. Dez. 2022 (CET)

Ich hab das jetzt so eingebaut, und hoffe, niemand versteht unter "Funktionieren" ganz einfach, wie man ein- und ausschaltet. ;-) .--Bleckneuhaus (Diskussion) 22:41, 13. Dez. 2022 (CET)

Danke, super so! --Marcusmueller ettus (Diskussion) 16:56, 14. Dez. 2022 (CET)

Danke, schließe mich Marcusmueller ettus an: Damit sind Missverständnisse ausgeräumt und die Laiinnen und Laien sehen, wo sie recherchieren müssen, um den Zusammenhang nachvollziehen zu können. --Tristram (Diskussion) 17:24, 14. Dez. 2022 (CET)