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  6. Interferenz und Unbestimmtheit bei makroskopischen Objekten

Interferenz und Unbestimmtheit bei makroskopischen Objekten

Die von WERNER HEISENBERG (1901-1976) gefundene Unbestimmtheitsrelation lautet:
Δ x ⋅ Δ p ≥ h 4 π
Sie wird üblicherweise nur auf Quantenobjekte angewendet, also auf Objekte mit sehr kleinen Abmessungen. Für größere Objekte kann man dagegen Ort und Impuls sehr genau angeben. Quanteneffekte sind bei solchen Objekten nicht beobachtbar. Das bedeutet allerdings nicht, dass für solche Objekte die Unbestimmtheitsrelation nicht zutrifft. Vielmehr ist die Unbestimmtheit bei makroskopischen Objekten so gering, dass man sie vernachlässigen kann.

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Unbestimmtheit bei makroskopischen Objekten

Die von WERNER HEISENBERG (1901-1976) im Jahr 1927 gefundene Unbestimmtheitsrelation lautet:

Δ x ⋅ Δ p ≥ h 4 π Δ x Ortsunschärfe Δ p Impulsunschärfe h plancksches Wirkungsquantum

Inhaltlich besagt diese Beziehung, dass Ort und Impuls eines Quantenobjektes, z.B. eines Elektrons, nicht gleichzeitig genau bestimmbar sind. Das gilt z.B. auch für Fullerene . Das sind Kohlenstoffmoleküle mit Fußballstruktur, die aus 50 bis 60 Kohlenstoffatomen bestehen.
Bei makroskopischen Objekten, z.B. einem Ball oder einem Stein, lassen sich Ort und Impuls mit einer Genauigkeit angeben, die nur von der Genauigkeit der Messung abhängig ist. Das ist aber kein Widerspruch zu der oben angegebenen Unbestimmtheitsrelation. Führt man mit der Unbestimmtheitsrelation Berechnungen für makroskopische Objekte durch, so zeigt sich: Die Unbestimmtheit tritt auch bei makroskopischen Objekten auf. Sie ist aber so gering, dass sie weit unterhalb der Grenzen der Messmöglichkeiten liegt.

Interferenzmuster bei makroskopischen Objekten

Ähnlich ist der Sachverhalt bei der Interferenz. Bei Licht oder bei Quantenobjekten erhält man unter bestimmten Bedingung ein Interferenzmuster . Ein solches Interferenzmuster ist aber nicht beobachtbar, wenn man z.B. einen Ball durch einen hinreichend breiten Doppelspalt schießt und die Auftrefforte registriert, auch wenn man das beliebig oft macht. Der entscheidende Grund dafür ist, dass die DE-BROGLIE-Wellenlänge von makroskopischen Objekten, die mit der Gleichung
λ = h m ⋅ v
berechnet werden kann, außerordentlich klein ist. Der Abstand der Interferenzmaxima wäre damit so klein, dass er mit keiner Messapparatur nachweisbar wäre.
Man kann also formulieren: Die Gesetze der Quantenphysik gelten für beliebige Objekte. Für makroskopische Objekte haben sie aber keine praktische Bedeutung, weil die Effekte weit unter den gegenwärtigen Messmöglichkeiten liegen.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Interferenz und Unbestimmtheit bei makroskopischen Objekten." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/interferenz-und-unbestimmtheit-bei-makroskopischen-objekten (Abgerufen: 19. May 2025, 13:34 UTC)

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Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation

An der Entwicklung und der Interpretation der Quantenphysik waren viele bedeutende Physiker beteiligt. Entscheidende Schritte wurden in den zwanziger Jahren des 20. Jahrhundert gegangen. 1927 veröffentlichte NIELS BOHR sein Komplementaritätsprinzip. Im gleichen Jahr formulierte WERNER HEISENBERG die Unbestimmtheitsrelation. Sie besagt, dass der Ort und der Impuls eines Quantenobjektes nicht gleichzeitig genau bestimmt werden können und wird häufig folgender mathematischen Beziehung angegeben:
Δ x ⋅ Δ p ≥ h 4 π

Das ist eine, aber nicht die einzige Möglichkeit, die heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation zu formulieren.

Komplementarität und Komplementaritätsprinzip

Das von NIELS BOHR (1885-1962) in die Quantenphysik eingeführte Komplementaritätsprinzip kennzeichnete er selbst mit dem Satz: „Die Begriffe Teilchen und Welle ergänzen sich, indem sie sich widersprechen; sie sind komplementäre Bilder des Geschehens.“
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Max Born

* 11.12.1882 in Breslau
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MAX BORN war ein deutscher Physiker. Er gilt als einer der bedeutendsten Forscher und Wegbereiter der modernen theoretischen Physik. Neben seinen Arbeiten zur Festkörperphysik, insbesondere zur Gittertheorie von Kristallen, befasste er sich mit der Relativitätstheorie und der elektromagnetischen Wellentheorie des Lichtes. 1954 erhielt MAX BORN gemeinsam mit W. W. G. BOTHE den Nobelpreis für Physik für seine Beiträge zur Kristallphysik und die Interpretation der Quantenmechanik.

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