Die Quantentheorie ist auch als Quantenmechanik oder Quantenphysik bekannt, und ihr Schwerpunkt liegt auf der mikroskopischen Welt.
Die von Einstein und Planck vorgeschlagenen Prinzipien der Energiequantisierung und die experimentellen Beobachtungen des Atomspektrums von Elemente zeigten, dass die Newtonschen Gesetze keine korrekten Ergebnisse lieferten, wenn sie auf sehr kleine Systeme wie Atome und Moleküle.
Um die Bewegung von Elektronen um den Kern zu erklären, wurde – von Planck, Bohr, Einstein und Schrödinger – eine neue Theorie geschaffen, die der Quantenmechanik.
Trotz ihres enormen Erfolgs hatte Bohrs Theorie mehrere Mängel. Das Spektrum komplexerer Atome konnte nicht erklärt werden und wirft Fragen auf wie: Warum sind einige Streifen im Spektrum intensiver als andere? Und vor allem, wie interagieren Atome miteinander, um stabile Systeme zu bilden?
1911 schlug Rutherford ein Atommodell vor, bei dem Elektronen (e-) analog zur Bewegung von Planeten um die Sonne den positiv geladenen Kern umkreisen. Obwohl einfach und kohärent, hatte dieses Modell einen unverbesserlichen Fehler, da jedes Teilchen, das eine Kreisbewegung beschreibt, eine Beschleunigung hat. Wie Maxwell durch seine Gleichungen erklärt hatte, sollte das Elektron also, weil es eine Beschleunigung hatte, Licht emittieren und allmählich Energie verlieren, bis es den Kern trifft.
Bohr, der sich auf die Konzepte der Quantisierung stützte, legte fest, dass auch die Energie der Elektronen auf ihren Bahnen um den Kern quantisiert wird. Das heißt, in einem Atom wie Wasserstoff gibt es mehrere mögliche stabile Bahnen für das Elektron, jede mit unterschiedlicher Energie. So konnte er Rutherfords Modell korrigieren.
Aber erst mit den Arbeiten von Erwin Schrödinger und Werner Heisenberg im Jahr 1925 setzte sich die Quantentheorie durch. Schrödinger postulierte eine Gleichung, die es ermöglicht, Energieniveaus und die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen in einer bestimmten Region zu finden, zu berechnen.
Mit den Newtonschen Gesetzen können wir die Bewegung von Elektronen (Position und Geschwindigkeit) aus den auf sie einwirkenden Kräften beschreiben. Die Quantentheorie berechnet wiederum die Wahrscheinlichkeit, das Elektron (oder ein anderes Teilchen) in einem Raumbereich zu finden, unter Verwendung der Schrödinger-Gleichung.
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Von Domitiano Marques
Abschluss in Physik
Brasilianisches Schulteam
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SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Quantentheorie"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-quantica.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
