Nobelpreis von Louis de Broglie 1929

1. Nobelpreis von Louis de Broglie 1929 Maryam Nikbakhti, 15.11.2011

2. Outlook • Einleitung • Studien und erster Weltkrieg • Wissenschaftliche Karriere • Zweiter Weltkrieg und danach • Eine kühne Doktorarbeit- Elektronen mit Welleneigenschaften • Materie Wellen • Berechnung der de Broglie Wellenlänge im nichtrelativistischen und im relativistischen Fall

3. Einleitung • Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie, 7. Herzog de Broglie • 15 August 1892 in Normandie, 19 März 1987 in Louveciennes • Ein französischer Physiker • einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts • 1929 Nobelpreis für Physik für seine Entdeckung der Wellennatur des Elektrons (Welle- Teilchen- Dualismus)

4. Studien und erster Weltkrieg • Die Lycée Janson de Sailly Schule in Paris • Während seines Studiums an der Pariser Sorbonnezunächst mit der Philosophie und der Geschichte, insbesondere mit Rechtsgeschichte und politischer Geschichte des Mittelalters. 1910 Abschluss seines ersten Studiums mit dem Lizenziat (damaliges Bakkalaureat) 

5. Auf Anregung seines älteren Bruders Maurice, eines promovierten Physikers, ab 1911 Studium der Mathematik und Physik. Durch den Ersten Weltkrieg mehrere Jahre Abbruch des Studiums • Nachrichtenoffizier und den größten Teil seiner Dienstzeit in der funktelegraphischen Station des Eiffelturms. Während seines Militärdienstes mit der Elektrotechnik und dem Nachrichtenwesen sowie mit der Ausbildung von elektrotechnischem Personal

6. Wissenschaftliche Karriere • 1919 Fortsetzung der Studien und Mitarbeit im Privatlabor seines Bruders, Arbeit über Röntgenspektroskopieund den Photoeffekt. Ende des Jahres 1923 de Broglies erste Abhandlungen zur Wellenmechanik. • 1924 Abschluss des Studiums mit der berühmt gewordenen DissertationRecherches sur la théorie des Quanta→ derWelle-Teilchen-Dualismus auf jegliche feste Materie anwendbar. 1926 und 1927 vom Institut de France ausgezeichnet. 1929 für die Entdeckung der Wellennatur der Elektronen die begehrte Medaille Henri Poincaré und der Nobelpreis für Physik.

7. 1929 zum Professor für Theoretische Physik am Institut Henri Poincaré in Paris. • 1932 an die Sorbonne, wo er bis 1962 lehrte. • 1933 de Broglie Mitglied der Académie des sciences. • 1938 dieMax-Planck-Medaille.

8. Zweiter Weltkrieg und danach • Während der Kämpfe zwischen Frankreich und Deutschland im Zweiten Weltkriegmit der dokumentarischen Sammlung der in den USA veröffentlichten Arbeiten über Nachrichtenübertragung. 1941 in diesem Zusammenhang ein Buch über Hochfrequenztechnik. • 1944 Mitglied der Académie française und nach dem Zweiten Weltkrieg Berater der französischen Atomenergiekommission. • Tod am 19. März 1987 in Louveciennes bei Paris.

9. Eine kühne Doktorarbeit – Elektronen mit Welleneigenschaften • 1924 Abschluss des Studiums mit der berühmt gewordenen DissertationRecherches sur la théorie des quanta (Untersuchungen zur Quantentheorie) • Nach gründlicher Analyse der von Albert Einstein gefundenen Äquivalenz von Masse und Energie, mit der Formel E = mc2 , und der Erkenntnisse der Atomphysik →Energie wie Masse in Form von Teilchen in kleinen Raumbereichen lokalisiert.

10. Der Quantencharakter der Materie, wie in den Atomspektren, aber nur zu erklären, wenn jeder Masse m nach der von Max Planck postulierten Beziehung E = hν eine Frequenz ν = mc2 / h • Diese das Teilchen charakterisierende Frequenz nicht auf das Teilchenvolumen beschränkt, sondern in Form einer das Teilchen begleitenden Welle auch in einen großen Raumbereich präsent.

11. Der Name dieser Begleitwelle Phasenwelle, weil Teilchen und Welle über die Phase am Ort des Teilchens aneinander gekoppelt. • Unter dieser Bedingung sowohl Teilchen als auch Welle die Transformationsgesetze der speziellen Relativitätstheorie.

12. Der  Welle-Teilchen-Dualismus, nur für  Photonen bekannt, ein Wesensmerkmal nicht nur der Photonen, sondern auch der Materie. Auch einem klassischen Teilchen – z. B. einem Elektron –somit Welleneigenschaften • Im Ruhesystem des Teilchens die Wellenlänge der Phasenwelle unendlich groß. Das Teilchen in Bewegung, eine Modulation der Welle mit der Wellenlänge •  (Wellenlänge λ gleich dem planckschen Wirkungsquantum h durch Impuls p = mv des Teilchens), der so genannten De-Broglie-Wellenlänge. Diese Beziehung als De-Broglie-Gleichung bekannt. • Nach de Broglie den "Materiewellen"1 die Frequenz    • und die Wellenlänge 

13. Langevin (einer im Prüfungsausschuss) → ein zweites Exemplar seiner Arbeit →es an Albert Einstein, und wiederum Max Born • Einstein beeindruckt , später: de Broglies Doktorarbeit den ersten schwachen Lichtstrahl auf dieses leidigste unter den physikalischen Rätseln

14. Schließliches Akzeptieren der de Broglies Dissertation vom Prüfungsausschuss. Die Versuche von Clinton Davisson und Lester Germer 1927 mit der Elektronenbeugungsröhre und von George Paget Thomson 1928 den Wellencharakter der Elektronen auch experimentell.

15. Materiewellen • Auf der Grundlage seiner Erkenntnis →alle Teilchen auch Welleneigenschaften, nach seiner Promotion an der Verbesserung des Bohr-Sommerfeldschen Atommodells. Zuordnung jedem Materieteilchen eine so genannte Materiewelle , die sich auf den Bohrschen Bahnen ausbreitet. • Auf diesem Weg die Beziehung zwischen der Bahnstabilität und dem Bahnumfang der Elektronen im Bohrschen Atommodell auf:

16. d. h. ein Elektron sich nur ohne Energieverlust um den Atomkern , wenn sein Bahnumfang ein ganzzahliges Vielfaches seiner Wellenlänge. • 1926 an die Formulierung einer Differentialgleichung, die das Verhalten der Elektronen beschrieb. Diese Ansätze wichtige Anregungen für Erwin Schrödinger, der noch im selben Jahr seine partielle Differentialgleichung (Schrödingergleichung). Diese das Verhalten der Elektronen in den stationären Energiezuständen

17. In weiteren Arbeiten die Quantenfeldtheorie der Elementarteilchen und Wellengleichungen für Teilchen mit höherem Spin. • http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/debroglie.html

18. Danke für die Aufmerksamkeit.