Das Orbitalmodell (IV)

Materielle Substanzen scheinen kontinuierlich zusammengesetzt zu sein: Wasser, Metalle, Gase usw. Wegen der Winzigkeit ihrer Bausteine (Atome, Moleküle, Elek
tronen, Protonen, Neutronen usw.) ist nicht zu erkennen, dass sie eigentlich diskontinuierlich (aus einzelnen Teilchen) oder diskret aufgebaut sind. Im Gegensatz zur kontinuierlich erscheinenden Materie wurde Licht lange Zeit als Wellenbewegung angesehen, die sich mit kon
stanter Geschwindigkeit im Raum ausbreitet. Die Kon
tinuitätseigenschaft des Lichts wurde erst mit der Quan
tentheorie (AB Orbitalmodell II") in Frage gestellt.

Die umgekehrte Frage - besitzt die kontinuierlich er
scheinende, aber diskret aufgebaute Materie viel
leicht auch Welleneigenschaften - wurde 1924 von dem französischen Physiker Louis de Broglie (1892- 1987) ) gestellt. De Broglie untersuchte das Modell einer schwingenden Saite mit feststehenden Enden. Diese Saite kann nur mit einem bestimmten Satz von Frequenzen schwingen, nämlich mit einem Grundton, bei dem die ganze Saite als Einheit schwingt und einer Serie von Obertönen mit kürzeren Wellenlängen. Eine Wellenlänge ohne Bildung von Knoten an den Enden gibt keinen möglichen Schwingungszustand. Die Schwingungen einer Saite
mit feststehenden Enden, die zur Bildung einer
stehenden Welle führen, wird also durch die Rand
bedingungen quantisiert.

De Broglie übertrug nun diese Vorstellung auf das
Bohr'sche Atommodell: Entlang einer Kreisbahn
können sich stehende Wellen nur ausbilden, wenn der
Bahnumfang ein ganzzahliges Vielfaches der Wellen
längen beträgt. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben,
löschen sich Wellen von aufeinanderfolgenden Um
läufen gegenseitig aus.

Durch die Verknüpfung von 2 r = n * mit der
ursprünglichen Annahme Bohr's zum Drehimpuls

2 r = n (h /m*v) kam er zu einer Beziehung zwischen
der Masse m des Elektrons, seiner Geschwindigkeit v
und seiner Wellenlänge : = h / m*v . De Broglie
sagte: mit jedem Teilchen ist eine Welle verknüpft. Die
Beugung von Elektronenstrahlen 1927 durch Davis
son und Gerner und die Vergleichbarkeit des
Ergebnisses mit der Beugung von Röntgenstrahlen war
der Beweis für die Richtigkeit der Auffassungen de Broglies. Sind Elektronen nun Teilchen oder Wellen? Sind Lichtstrahlen Teilchen oder Wellen? Elektronen wie ebenso Licht verhalten sich wie Wellen oder Teilchen je nachdem, wie wir sie beobachten. Gestalten wir bestimmte Versuchseinrichtungen so und nicht anderes, beobachten wir Welleneigenschaften oder Teilcheneigenschaften. Beides zusammen ist nicht gleichzeitig feststellbar (Komplementaritätsprinzip), entweder erscheinen sie so, dass wir die Beobachtun
gen als Teilcheneigenschaft interpretieren oder so, dass wir diese der Welleneigenschaft zuordnen. Elektronen ebenso wie Licht sind weder das eine noch das andere und gleichzeitig beides!