Zur Community

Physik Quantenmechanik – Grundlagen und Wellenfunktion

15 KartenNaturwissenschaftenatrio10.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was beschreibt die Wellenfunktion Ψ(x,t) in der Quantenmechanik? · Welche Be…

Karten

15 Karten
STANDARD

Was beschreibt die Wellenfunktion Ψ(x,t) in der Quantenmechanik?

Rückseite

Ψ(x,t) ist eine komplexwertige Funktion, deren Betragsquadrat |Ψ|² die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte des Teilchens im Raum angibt.

STANDARD

Welche Bedingung muss eine normierbare Wellenfunktion erfüllen?

Rückseite

Das Integral von |Ψ(x,t)|² über den gesamten Raum muss eins ergeben: ∫|Ψ|²dx = 1 (Normierungsbedingung).

STANDARD

Wie lautet die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung in 1D?

Rückseite

iħ ∂Ψ/∂t = [-ħ²/2m ∂²/∂x² + V(x)] Ψ, wobei der Hamilton-Operator H die Gesamtenergie darstellt.

STANDARD

Was besagt die Heisenbergsche Unschärferelation für Ort und Impuls?

Rückseite

Δx · Δp ≥ ħ/2: Ort und Impuls können nicht beliebig gleichzeitig scharf gemessen werden; das Produkt ihrer Standardabweichungen hat eine untere Schranke.

STANDARD

Was ist ein Eigenzustand eines Operators?

Rückseite

Ein Zustand ψ, auf den der Operator â angewendet den gleichen Zustand mal einen Eigenwert a liefert: âψ = aψ. Messung ergibt dann deterministisch a.

STANDARD

Wie berechnet man den Erwartungswert eines Observablen A im Zustand Ψ?

Rückseite

⟨A⟩ = ∫ Ψ* â Ψ dx (im Ortsraum). Für normierte Ψ ist dies der Mittelwert vieler Messungen an identisch präparierten Systemen.

STANDARD

Welche Quantenzahlen beschreibt das Wasserstoffatom im stationären Zustand?

Rückseite

Hauptquantenzahl n, Drehimpulsquantenzahl l, Magnetquantenzahl m_l und Spinquantenzahl m_s – vier Quantenzahlen für den vollständigen Zustandsvektor.

STANDARD

Was bedeutet das Pauli-Verbot für Fermionen?

Rückseite

Keine zwei identischen Fermionen (z. B. Elektronen) können denselben Quantenzustand einnehmen – die Gesamtwellenfunktion muss unter Teilchenvertauschung antisymmetrisch sein.

STANDARD

Wie verhält sich die Wellenfunktion beim Tunnel-Effekt an einem Potentialwall?

Rückseite

Ψ fällt im klassisch verbotenen Bereich exponentiell ab, ist aber nicht null – endliche Tunnelwahrscheinlichkeit für Teilchen mit E < V₀.

STANDARD

Was ist der Unterschied zwischen diskretem und kontinuierlichem Spektrum eines Operators?

Rückseite

Diskretes Spektrum: normierbare Eigenfunktionen, quantisierte Eigenwerte (z. B. gebundene Zustände). Kontinuierliches Spektrum: nicht normierbare Eigenfunktionen, kontinuierliche Eigenwerte (z. B. freie Teilchen).

STANDARD

Wie lautet die Kommutatorrelation zwischen Orts- und Impulsoperator?

Rückseite

[x̂, p̂] = x̂p̂ - p̂x̂ = iħ. Daraus folgt direkt die Unschärferelation über die Robertson-Ungleichung.

STANDARD

Was beschreibt die Dichteoperator-Formalismus (ρ) gegenüber dem Zustandsvektor?

Rückseite

ρ = Σ p_i |ψ_i⟩⟨ψ_i| beschreibt statistische Gemische (inkohärente Superposition), während |ψ⟩ nur reine Zustände erfasst. Spur(ρ) = 1.

STANDARD

Wann sind zwei Observablen gleichzeitig scharf messbar?

Rückseite

Genau dann, wenn ihre Operatoren kommutieren: [Â, B̂] = 0. Dann existiert eine gemeinsame Eigenbasis und beide Observablen haben definierte Werte.

STANDARD

Was ist der physikalische Inhalt des Ehrenfest-Theorems?

Rückseite

Erwartungswerte folgen klassischen Bewegungsgleichungen: d⟨x⟩/dt = ⟨p⟩/m und d⟨p⟩/dt = -⟨∂V/∂x⟩. Quantenmechanik geht für große Quantenzahlen in klassische Mechanik über.

STANDARD

Wie lautet die normierte Wellenfunktion für das Teilchen im unendlich hohen Potentialtopf (0 bis L)?

Rückseite

ψ_n(x) = √(2/L) sin(nπx/L) für n = 1,2,3... mit Energien E_n = n²π²ħ²/(2mL²). Null an den Rändern wegen unendlichen Potentials.

Lerne diese Karten mit Spaced Repetition

Kopiere das Deck kostenlos in deine Bibliothek und starte den Lernmodus mit dem FSRS-5 Algorithmus.