Physik: Planck’sches Wirkungsquant

Gelegentlich begegnet uns der Ausdruck ’Quantensprünge’ aus dem Mund von Politikern, die damit auf große Fortschritte hinweisen wollen. Aber drückt das Wort ’Quantensprung’ nicht vielleicht etwas ganz anderes aus? Was sind denn Quanten und Quantensprünge eigentlich – und was haben sie mit Licht zu tun?

Es handelt sich dabei (natürlich;-)) um einen ursprünglich physikalischen Begriff aus dem MINT-Fächerbereich. Denn unter ’Quanten’ verstehen Physiker die kleinstmöglichen Energiebeträge, die entstehen, wenn ein Atom kleinste Energiemengen aufnimmt oder abgibt.

Dann springt ein Elektron von seiner Bahn um den Atomkern auf eine höhere oder niedrigere Bahn im Abstand zum Atomkern. Das Aufnehmen des Energiebetrages hat zu einem Quantensprung geführt. So kann ein Atom mit einer Energieabgabe zu einer Abgabe eines Lichtquants gebracht werden, wenn ein Elektron nach einem Wechsel auf eine höhere Bahn wieder zurückspringt, Das entstehende Lichtquant entfernt sich mit Lichtgeschwindigkeit von dem Atom, in dem es entstanden ist.

Im umgekehrten Falle verlässt ein Elektron eine höhere beziehungsweise weitere Bahn und springt auf eine niedrigere zurück. Wieder hat ein Quantensprung stattgefunden. Die hierbei freiwerdende Energie stellt sich als ’Lichtquant’ dar. Die Theorie, die solche Vorgänge erklärt, ist die Quantentheorie des deutschen Physikers Max PLANCK, der für seine bedeutende Theorie 1919 den NOBELPREIS erhalten hat. Weltweit ist der Energiebetrag als PLANCKsches Wirkungsquant benannt worden.

Die freiwerdenden Quanten werden auch Photonen genannt, nach dem griechischen Wort für Licht, nämlich Photos. Der ’Quantensprung’ hat also ein Lichtteilchen erzeugt, wobei die Frequenz des Photons die Farbe des Lichts bestimmt. Wenn wir Farben sehen, dann sehen wir in Wirklichkeit Lichtquanten mit bestimmten Frequenzen beziehunsweise Wellenlängen. Diese Quanten breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Die Sonne sendet ständig Lichtquanten der verschiedensten Wellenlängen beziehungsweise Farben aus, woraus sich das Spektrum des farbigen Lichts ergibt.

Ursprünglich beschäftigte den englischen Physiker Sir Isaac NEWTON die Frage, was Licht eigentlich sei, woraus Licht bestünde. Er ging davon aus, dass Licht aus winzigen, farbigen Kügelchen besteht, die von sichtbaren Körpern ausgehen, Ein anderer Physiker namens HUYGENS meinte dagegen, Licht bestünde aus Wellen. Das Sonderbare ist, dass beide Physiker etwas Richtiges erkannt haben, was sich aber erst durch Plancks Forschungen auf der Basis seiner Quantentheorie geklärt hat.

Veröffentlicht von

Bach

Dr. Siegfried Bach ist Gymnasiallehrer im Ruhestand, Studienleiter und Lektor.

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