Werner-Heisenberg-Gymnasium Garching

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Heisenberg - Heisenberg

 

Heisenbergs Unschärferelation

Artikel aus dem Lokalteil der Süddeutschen Zeitung

Zum 100. Geburtstag von Werner Heisenberg, einem der bedeutendsten Wissenschaftler des letzten Jahrhunderts, haben sich einige Klassen des gleichnamigen Gymnasiums in Garching, welches das seltene Glück hatte sogar von ihrem Namensgeber eingeweiht zu werden, ihm zu Ehren etwas besonderes einfallen lassen:

Der K12-Grundkurs Chemie setzte es sich zum Ziel, Kollegiatenreferate zur Unschärferelation und über Heisenbergs wissenschaftliches Umfeld in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts zu einem Arbeitsvideo zusammenzustellen.

Die Unschärferelation ist ein Prinzip der Quantenmechanik, nach dem es unmöglich ist, Ort und Impuls eines subatomaren Teilchens gleichzeitig und mit beliebiger Genauigkeit festzustellen. Wir berechneten die Unschärfe der Geschwindigkeit eines Tischtennisballs und eines Elektrons nach der Formel

Man kann also entweder nur den Ort x oder den Impuls mv eines Teilchens genau messen. Je genauer man die eine Größe bestimmt, desto größer wird die Unschärfe in der Messgenauigkeit der anderen Größe.

Dabei stellt sich heraus, dass die Unschärfe beim Tischtennisball sehr gering ist, so dass man sie vernachlässigen kann. Die Geschwindigkeit v des Elektrons lässt sich jedoch nicht bestimmen, da die Unschärfe der Geschwindigkeit im mikrokosmischen Bereich zu groß wird.

Für Heisenberg besonders bedeutend war die Zusammenarbeit mit Niels Bohr, deren Ergebnis 1927 die Kopenhagener Deutung war, die sich aus dem Welle-Teilchen-Dualismus ableitet. Bereits zwei Jahre zuvor, 1925, hatte Werner Heisenberg zusammen mit Pascual Jordan und Max Born in der von ihm so bezeichneten 3-Männerarbeit den Grundstein für die Quantenmechanik gelegt.

Die Videoreferate unseres Grundkurses befassten sich auch mit Louis Victor de Broglie, der die Wellennatur des Elektrons wissenschaftlich etablierte und mit Erwin Schrödinger, dessen 1926 aufgestellte Schrödinger-Gleichung so bedeutsam für die Orbitaltheorie wurde. Das Orbital als der Bereich der höchsten Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Atom ist besonders für das Verständnis chemischer Reaktionen in unserem Kollegstufenkurs Chemie sehr wichtig. Das Pauli-Prinzip und die Hundsche Regel, die ebenfalls Inhalt unseres Projekt-Videos sind, lassen jeden Chemieschüler den Aufbau des Periodensystems der Elemente leichter verstehen. Wolfgang Pauli und Friedrich Hund waren enge Arbeitskollegen Heisenbergs.

So gilt auch für Werner Heisenbergs Zeit, dass alle großen Erkenntnisse aufgrund wissenschaftlicher Zusammenarbeit entstanden sind.

 

 

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