ich bin kein Physiker und versuche das Wesen des „Tunneleffekts“ zu ergründen.
Es soll wohl so sein, dass ein Elektron sich von einem Ort zum anderen bewegt, obwohl dazwischen eigentlich ein (für das betrachtete Elektron) nicht überwindbare Potentialhürde besteht. Da dieser Vorgang dennoch passiert nennt man das Tunneleffekt und nimmt an, dass das e- irgendwie „durchgetunnelt“ ist, ohne über den Berg zu müssen. Als Beispiel könnte man sich ein Raster-Tunnel-Mikroskop vorstellen.
Meine Interpretation ist allerdings eine andere, nämlich die, wie sie auch bei 90°C-heißem Wasser auftritt (oder auch 20°C), dass nicht kocht, aber trotzdem verdampft. Nach der Maxwellschen Energie- (GEschwindigkeits-) Verteilung ist die Energie zwar im Mittel zu klein um die Potential-Barriere der Verdampfung zu überschreiten, aber für das einzelne TEilchen wird die Energie statistisch betrachtet dennoch immer wieder erreicht. Genauso stelle ich mir das mit den e- und dem Tunneleffekt vor. Im Mittel reicht die Energie nicht aus, aber angesichts der Anzahl der vorhandenen Elektronen und der nicht-loszuwerdenden Maxwell-Verteilung sind eben doch immer wieder Teilchen mit genug Energie versorgt, um keinen TUnnel zu brauchen um die Barriere zu überwinden.
Wenn sich das Problem also „klassisch“ betrachten und relativ problemlos beschreiben lässt, wozu erfindet man sich einen Tunneleffetk?
Wenn sich das Problem also „klassisch“ betrachten und relativ
problemlos beschreiben lässt, wozu erfindet man sich einen
Tunneleffetk?
dieses Modell! ist für den Hausgebrauch einigermaßen anwendbar, hat aber viele Macken.
Genauso wie viele Schüler immer noch das ‚Planetenmodell‘ der Elektronen um den Kern beigebracht kriegen, weils so schön anschaulich ist.
Belastbar, sprich halbwegs korrekt, sind beide Modelle aber nicht.
Solls einigermaßen richtig sein, brauchts eben die Quantenphysik.
Man kann allgemein sagen, das, je anschaulicher ein Modell in diesem Bereich ist, desto falscher ist es
Wenn sich das Problem also „klassisch“ betrachten und relativ
problemlos beschreiben lässt, wozu erfindet man sich einen
Tunneleffetk?
dieses Modell! ist für den Hausgebrauch einigermaßen
anwendbar, hat aber viele Macken.
Genauso wie viele Schüler immer noch das ‚Planetenmodell‘ der
Elektronen um den Kern beigebracht kriegen, weils so schön
anschaulich ist.
Belastbar, sprich halbwegs korrekt, sind beide Modelle aber
nicht.
Solls einigermaßen richtig sein, brauchts eben die
Quantenphysik.
Und wo ist dann der effektive Unterschied zwischen beiden? Also der Grund, warum ich den Tunneleffekt brauche?
Man kann allgemein sagen, das, je anschaulicher ein Modell in
diesem Bereich ist, desto falscher ist es
Ich würde eher sagen, je besser man ein Phänomen verstanden hat, umso anschaulichere Modelle lassen sich konstruieren. Ein komplexes Problem fordert also nicht zwingend auch eine komplizierte Erklärung
Wenn sich das Problem also „klassisch“ betrachten und relativ
problemlos beschreiben lässt, wozu erfindet man sich einen
Tunneleffetk?
Weil er auch mit einzelnen Elektronen funktioniert. Um das klassisch zu erklären, müßte man einzelne Elektronen im Modell zu einem thermodynamischen System machen, in dem einzelne Bestandteile die Potentialbarriere überwinden und dann den Rest hinterher ziehen können. Das ist aber mindestens genauso abenteuerlich, wie der Tunneleffekt.
Wenn sich das Problem also „klassisch“ betrachten und relativ
problemlos beschreiben lässt, wozu erfindet man sich einen
Tunneleffetk?
Weil er auch mit einzelnen Elektronen funktioniert.
Weißt Du dafür zufällig ein experimentelles Beispiel? (Beim Raster-Tunnel-Mikroskop geht es ja nicht um einzelne Elektronen)
Um das
klassisch zu erklären, müßte man einzelne Elektronen im Modell
zu einem thermodynamischen System machen, in dem einzelne
Bestandteile die Potentialbarriere überwinden und dann den
Rest hinterher ziehen können.
?? Das hab ich jetzt nicht verstanden. Hinterherziehen ??
Von einzelnen Elektronen, die energetisch vollkommen von ihrem Umfeld abgeschirmt sind, so dass Maxwell nicht gilt ist aber doch nicht ernsthaft auszugehen, oder?
Das ist aber mindestens genauso
abenteuerlich, wie der Tunneleffekt.
Und wo ist dann der effektive Unterschied zwischen beiden?
Also der Grund, warum ich den Tunneleffekt brauche?
wie DrStupid schon schrieb, gelten die klassischen Regeln nur für große Zahlen.
Zudem wird eine andere ‚Art‘ Wahrscheinlichkeit verwendet als im klassischen Modell.
Ich würde eher sagen, je besser man ein Phänomen verstanden
hat, umso anschaulichere Modelle lassen sich konstruieren.
Das ist im Rahmen der klassischen Physik durchaus richtig, nur entzieht sich die Quantenphysik in einem solchen Maße der Anschauung, daß es eben kein anschuliches Modell gibt.
Je genauer das Modell sich an die ‚Realität‘ annähert, desto komplexer und unanschaulicher wird es.
Beispiel Atome.
Das Bohrsche Modell ist schön anschaulich, kann aber viele Effekte nicht, oder nur sehr unzureichend erklären.
Dann kann man als nächste Stufe der Abstraktion die Orbitalmodell nehmen, in dem schon der Begriff der Aufenthaltwahrscehinlichkeit austaucht.
Damit haben schon viele ihr Verständnissproblem.
Aber auch das Modell ist unvollständig und Fehlerbehaftet.
Dann kann man sich die Sache via Schrödinger beschreiben, wobei die ‚Anschaulichkeit‘ schon völlig auf der Strecke geblieben ist. Aber auch dieses Modell ist nicht exakt
Etcpp
Gandalf
Ein
komplexes Problem fordert also nicht zwingend auch eine
komplizierte Erklärung
Und wo ist dann der effektive Unterschied zwischen beiden?
Also der Grund, warum ich den Tunneleffekt brauche?
wie DrStupid schon schrieb, gelten die klassischen Regeln nur
für große Zahlen.
Zudem wird eine andere ‚Art‘ Wahrscheinlichkeit verwendet als
im klassischen Modell.
Und was heißt das konkret für mein Raster-Tunnel-Mirkoskop? Wo unterscheiden sich hier die Auswirkungen der klassischen und des quantenmech. Modells?
ich bin kein Physiker und versuche das Wesen des
„Tunneleffekts“ zu ergründen.
Meine Interpretation ist allerdings eine andere, nämlich die,
wie sie auch bei 90°C-heißem Wasser auftritt (oder auch 20°C),
dass nicht kocht, aber trotzdem verdampft. Nach der
Maxwellschen Energie- (GEschwindigkeits-) Verteilung ist die
Energie zwar im Mittel zu klein um die Potential-Barriere der
Wenn man bspw. Fusion einfach auf Grund der Maxwellschen Verteilung nur erlauben würde, bekäme man arge Probleme, die Sonne bzw. deren Energieproduktion zu erklären. Wenn nur Teilchen mit genügend großer Energie fusionieren würden, würde der Energieoutput der Sonne um mehrere Größenordnungen kleiner sein, da die Reaktionsrate sehr viel geringer wäre.
Umgekehrt kann man die Energie, die bei einer Fusion frei wird, einfach durch Wägung von H und He-Kernen berechnen und den Gesamtenergieoutput der Sonne „sieht“ man ja quasi. Als Annahme steckt man in diese Überlegung noch einen quasi adiabatischen Temperaturgradienten im Inneren der Sonne rein - i.A. keine all zu unsinnige Annahme für Flüssigkeiten bei denen Konvektion beobachtet wird. Ohne Tunneleffekt wäre es hier also ziemlich duster.
Und was heißt das konkret für mein Raster-Tunnel-Mirkoskop? Wo
unterscheiden sich hier die Auswirkungen der klassischen und
des quantenmech. Modells?
Der Unterschied liegt in der gemessenen Stromstärke. Diese lässt sich in deinem klassischen Modell recht einfach abschätzen, und zwar dadurch dass nur der Anteil der Elektronen die Potentialbarriere überwinden kann, die eine hinreichende Energie haben. Da man sowohl die Verteilung (und zwar in diesem Fall die Fermi-Dirac Verteilung und nicht die Maxwell-Verteilung) als auch die Energiebarriere kennt, kann man den Anteil der Elektronen ausrechnen die eine hinreichend grosse Energie haben.
Der gemessene Strom ist aber um mehrer Grössenordnungen grösser als der Wert der sich auf Grund dieser Abschätzung bestimmen lässt, und das klassische Modell deshalb nicht ausreichend um die Ergebnise zu beschreiben.
