Quantenmech. Atommodell

Die elektromagnetischen Wellen - also auch die Lichtwellen - wurden durch Gleichungen, die der berühmte englische Theoretiker James Clerk Maxwell (1831 - 1879) aufstellte, beschrieben. Die mathematische Beschreibung der de-Broglie-Wellen gelang 1926 dem österreichischen Physiker Erwin Schrödinger (1887 - 1961), die er in seiner berühmten Arbeit über die "Quantisierung als Eigenwertproblem" niederlegte.

Die Theorie von Schrödinger ist so angelegt, dass die "Elektronenwellen" im Atom nur bestimmte Schwingungsformen annehmen können (ähnlich wie bei einer eingespannten Saite). Jeder Schwingungsform des Elektrons im Wasserstoffatom entspricht eine genau definierte Energie. Bei dem Übergang von einer Schwingungsform zu einer anderen wird Energie frei bzw. Energie benötigt. Die freiwerdende Energie wird in Form von Photonen abgestrahlt, die benötigte Energie wird von Photonen oder anderen anregenden Teilchen aufgenommen.

In Schrödingers Theorie fanden die Adhoc-Quantenbedingungen von Bohr eine zwanglose Erklärung. Allerdings bereitete die Struktur der Lösungen von Schrödingers Gleichung zunächst erhebliche Probleme, da in den Lösungen komplexe Zahlen vorkammen. Erst durch Borns Wahrscheinlichkdeutung der Wellenfunktion (Ψ² ~ P) gelang eine Interpretation, die heute allgemein akzeptiert ist.

Die Lösung der Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom übersteigt die Möglichkeiten der Schulmathematik. Allerdings zeigt die Anwendung der Gleichung auf den unendlich hohen Potentialtopf, die mit schulischen Mitteln möglich ist, schon andeutungsweise das Vorgehen der Quantenphysik. Mit den Möglichkeiten der Computer gelang es mit Schrödingers Ansatz nicht nur das Wasserstoffatom, sondern auch kompliziertere Atome erfolgreich zu behandeln.