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Planck’sches Wirkungsquantum

5. Klasse ‐ Abitur

Das Planck’sche Wirkungsquantum (nach Max Planck, auch: Planck-Konstante) h ist eine fundamentale Naturkonstante, die in den Gesetzen der Atom-, Kern- und Elementarteilchenphysik auftritt. Sie ist u. a. der Proportionalitätsfaktor zwischen der Energie E eines Photons und der Frequenz f der ihm entsprechenden elektromagnetischen Strahlung:

\(E = h \cdot f\).

Das Planck’sche Wirkungsquantum hat den Wert: \(h = 6,626 \cdot 10^{-34}\,\text{Js}\) und damit die Dimension einer Wirkung (also Energie mal Zeit). Gleichzeitig ist dies auch die Dimension eines Drehimpulses, tatsächlich ist der Quotient \(\dfrac h{2\pi} = \hbar\) („h-quer“) das fundamentale Drehimpulsquantum – jeder Drehimpuls beträgt entweder ein ganz- oder halbzahliges Vielfaches dieses Werts.

Das Planck’sche Wirkungsquantum taucht auch in der Heisenberg’schen Unschärferelation oder in der Schrödinger-Gleichung auf. In ihm drückt sich der Teilchencharakter aller Erscheinungen der Mikrophysik aus, was Anfang des 20. Jh. zur Aufstellung der Quantenmechanik führte. Wenn man (gedanklich) den Wert des Planck’schen Wirkungsquantum gegen null gehen lässt – was angesichts des sehr kleinen Zahlenwerts nicht schwerfällt –, so würden die quantenmechanischen Gesetze in die entsprechenden Gesetze der klassischen Physik übergehen.

Experimentell lässt sich das Planck’sche Wirkungsquantum am einfachsten mithilfe des Fotoeffekts und der damit verknüpften Einstein-Gleichung bestimmen.


Schlagworte

  • #Quantenmechanik
  • #Naturkonstanten
  • #Drehimpuls