Atommodelle: Von Demokrit bis Schrödinger

Kernphysik: Eine Einführung

Die Kernphysik ist ein Zweig der Physik, der die Eigenschaften und das Verhalten von Atomkernen untersucht.

Die Entwicklung des Atommodells

Demokrit

Demokrit entwickelte die Theorie, dass die Materie aus unteilbaren Teilchen besteht, die er Atome nannte (griechisch: atomos = unteilbar).

John Dalton

John Dalton formulierte 1803 eine neue Theorie über den Aufbau der Materie. Er schlug vor:

• Elemente bestehen aus grundlegenden Einheiten, den Atomen, zu Ehren von Demokrit.
• Verbindungen bestehen aus Molekülen, deren Struktur durch die Vereinigung von Atomen in bestimmten und konstanten Verhältnissen gegeben ist.

Ende des 19. Jahrhunderts wurde festgestellt, dass Atome nicht unteilbar sind, sondern aus mehreren Arten von Elementarteilchen bestehen.

Elektron

Das Elektron war das erste Teilchen, das 1897 entdeckt wurde.

Atomkern

Der Kern besteht aus positiv geladenen Protonen und Neutronen (ohne Ladung).

Joseph John Thomson

Das Atommodell von Thomson (1898) berücksichtigte die Existenz des Elektrons. Es ist ein statisches Modell, das davon ausgeht, dass die Elektronen in Ruhe innerhalb des Atoms sind und dass der Kern elektrisch neutral ist.

Ernest Rutherford

Das Atommodell von Rutherford (1911) beweist die Existenz des Atomkerns. Die gesamte Masse des Atoms ist in einem sehr kleinen Kern mit positiver Ladung konzentriert. Elektronen mit negativer elektrischer Ladung umkreisen den Kern in Kreisbahnen. Da der Kern die Elektronen ausgleicht, ist das Atom elektrisch neutral.

Niels Bohr

Im Atommodell von Bohr (1922) bewegen sich die Elektronen mit hoher Geschwindigkeit um den Atomkern. Sie sind in kreisförmigen Bahnen angeordnet, die unterschiedliche Energieniveaus bestimmen. Durch Absorption von Energie können Elektronen auf ein höheres Niveau gelangen. Um auf ihr ursprüngliches Niveau zurückzukehren, müssen sie die aufgenommene Energie abgeben. Dieses Modell ist eine Grundlage für die Kernphysik.

Erwin Schrödinger

Im Atommodell von Schrödinger (1926) umkreisen die Elektronen den Kern, verhalten sich aber wie Wellen. Sie bewegen sich um den Kern in bestimmten Abständen und mit bestimmter Energie. Dies ist das genaueste Modell.

Licht und Materie

• Licht: Objekte emittieren Licht.
• Undurchsichtige Körper: Sie lassen kein Licht durch.
• Durchscheinende Körper: Sie lassen einen bestimmten Prozentsatz des Lichts durch.
• Lichtstrahl: Die gerade Linie zeigt die Richtung und den Sinn der Ausbreitung von Licht.