Würzburger Quantenphysik- Konzept

G02 Impuls

Invarianzen  Energie

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste

Eine der möglichen Erhaltungsgrößen eines Systems. In der klassischen Physik haben Teilchen der Masse m und der Geschwindigkeit v den Impuls p = m·v. Der Impuls ist also ein Vektor mit einer bestimmten Richtung. Auch elektromagnetische Wellen oder Schallwellen besitzen Impuls. Der Betrag p des Impulsvektors p eines Photons (Ruhemasse 0) hängt sehr eng mit seiner Energie zusammen: p = E/c (also E = p·c). An der Schule ist es vielfach üblich, für Photonen eine Masse zu definieren: m = E/c2. Mit diesem formalen Ausdruck gilt dann analog zu Teilchen mit Masse p = m·c = E/c. Bei anderen Teilchen  wie Elektronen ist der Zusammenhang zwischen Impulsbetrag und Energie komplizierter.

Der Impuls p ist diejenige vektorielle Erhaltungsgröße, die mit der so genannten Translationsinvarianz im Raum zusammenhängt. Eine ebene monochromatische Welle, also eine unendlich lange Welle mit einer festen Frequenz f etwa wird durch Ey = E0 sin(ω·t - k·z) beschrieben (ω = 2·π·f). Kein Ort z längs der Ausbreitungsrichtung ist bei ihr ausgezeichnet. Deswegen ist k eine Konstante. Die Theorie zeigt, dass sie mit der Impulskomponente pz folgendermaßen zusammenhängt: k = 2·π·pz/h.

Nach deBroglie gibt es den Zusammenhang p = h/λ zwischen dem Impulsbetrag p eines Teilchens und der Wellenlänge λ, der "deBroglie-Welle", mit der Zustände be-stimmten Impulses für solche Teilchen beschrieben werden.