Quanten-Tunneling

Die Lanthanoidenkontraktion ist die stetige Abnahme der Atom- und Ionenradien der Lanthanoidenelemente (Lanthan bis Lutetium) mit zunehmender Ordnungszahl. Dieser Effekt wird durch die schlechte Abschirmung der Kernladung durch die 4f-Elektronen verursacht. Dies führt dazu, dass die den Lanthanoiden folgenden Elemente der 6. Periode unerwartet klein sind, ähnlich wie ihre Gegenstücke der 5. Periode.

Die Quantenstatistik modifiziert die klassische statistische Mechanik, um die Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen zu erklären. Sie unterteilt sich in zwei Arten: Fermi-Dirac-Statistik für Fermionen (Teilchen mit halbzahligem Spin wie Elektronen), die dem Pauli-Ausschlussprinzip gehorchen, und Bose-Einstein-Statistik für Bosonen (Teilchen mit ganzzahligem Spin wie Photonen), die denselben Quantenzustand einnehmen können. Diese Unterscheidung ist bei niedrigen Temperaturen und hohen Dichten von entscheidender Bedeutung.

Thixotropie und Rheopexie beschreiben zeitabhängige Viskositätsänderungen. Die Viskosität einer thixotropen Flüssigkeit nimmt unter konstanter Scherbeanspruchung mit der Zeit ab (z. B. wird Joghurt beim Rühren flüssiger). Die Viskosität einer rheopectischen (oder antithixotropen) Flüssigkeit nimmt unter konstanter Scherbeanspruchung mit der Zeit zu (z. B. bei einigen Schmiermitteln). Diese Effekte sind reversibel; die Flüssigkeit kehrt nach einer Ruhephase in ihren ursprünglichen Zustand zurück.

Ein nicht-newtonsches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität sich unter einer angelegten Scherspannung ändert. Im Gegensatz zu einer Newtonschen Flüssigkeit, bei der die Viskosität konstant ist, werden ihre Fließeigenschaften nicht durch eine lineare Beziehung zwischen Scherspannung ([latex]\tau[/latex]) und Schergeschwindigkeit ([latex]\dot{\gamma}[/latex]) beschrieben. Diese Abhängigkeit kann sich als Scherverdünnung (die Viskosität nimmt mit der Spannung ab) oder als Scherverdickung (die Viskosität nimmt mit der Spannung zu) äußern.

Scherverdünnung oder Pseudoplastizität ist ein nicht-Newtonsches Verhalten, bei dem die Viskosität einer Flüssigkeit mit zunehmender Scherspannung abnimmt. Viele gängige Substanzen wie Ketchup oder Farbe weisen diese Eigenschaft auf. Im Ruhezustand sind sie dickflüssig, fließen aber leichter, wenn sie geschüttelt, gerührt oder verteilt werden. Dies wird häufig durch die Potenzfunktion von Ostwald–de Waele modelliert.

Dies ist eine grundlegende Gleichung der Quantenmechanik, die beschreibt, wie sich der Quantenzustand eines physikalischen Systems im Laufe der Zeit verändert. Es handelt sich um eine lineare partielle Differentialgleichung für die Wellenfunktion, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. Die zeitabhängige Version lautet [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], wobei [latex]\hat{H}[/latex] der Hamiltonoperator ist, der die Gesamtenergie des Systems darstellt.

In der Quantenmechanik ist der Impuls eine Beobachtungsgröße, die durch einen Vektoroperator dargestellt wird. In der Positionsbasis ist der Impulsoperator gegeben durch [latex]\hat{\vec{p}} = -i\hbar\nabla[/latex], wobei [latex]\hbar[/latex] die reduzierte Planck-Konstante und [latex]\nabla[/latex] der Gradientenoperator ist. Die Impulserhaltung entspricht der Tatsache, dass der Hamiltonoperator mit dem Impulsoperator kommutiert, [latex][\hat{H}, \hat{\vec{p}}] = 0[/latex], für ein System mit Translationssymmetrie.

Es ist unmöglich, bestimmte Paare von komplementären physikalischen Eigenschaften eines Teilchens gleichzeitig mit perfekter Genauigkeit zu kennen. Das häufigste Beispiel ist die Position [latex]x[/latex] und der Impuls [latex]p[/latex]. Der Grundsatz besagt, dass das Produkt ihrer Unsicherheiten, [latex]\Delta x[/latex] und [latex]\Delta p[/latex], größer als oder gleich einem bestimmten Wert sein muss: [latex]\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}[/latex].

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiter mit pn-Übergang. Wird eine geeignete Vorwärtsspannung angelegt, werden Elektronen von der n-dotierten Seite und Löcher von der p-dotierten Seite in die Verarmungszone injiziert. Bei ihrer Rekombination wird Energie freigesetzt. In Halbleitern mit direkter Bandlücke wird diese Energie effizient in Form von Lichtphotonen (Photonen) emittiert – ein Prozess, der als Elektrolumineszenz bekannt ist.

Das elektrochemische Potenzial, [latex]\bar{\mu}_i[/latex], quantifiziert die Gesamtenergie einer geladenen Spezies "i" in einem System. Es kombiniert das chemische Potential, [latex]\mu_i[/latex], das die Konzentration und die intrinsischen Eigenschaften berücksichtigt, mit der elektrostatischen potentiellen Energie, [latex]z_i F \phi[/latex]. Die Formel lautet [latex]\bar{\mu}_i = \mu_i + z_i F \phi[/latex], wobei [latex]z_i[/latex] die Ladung des Ions, [latex]F[/latex] die Faraday-Konstante und [latex]phi[/latex] das lokale elektrische Potenzial ist.

Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) ist ein Messverfahren für Lichtquellen, die nicht wie ideale schwarze Körper strahlen, wie beispielsweise LEDs oder Leuchtstofflampen. Sie entspricht der Temperatur des Planckschen Strahlers, dessen Farbe als der der Lichtquelle am ähnlichsten wahrgenommen wird. Diese „Ähnlichkeit“ wird bestimmt, indem der Punkt auf der Planckschen Kurve gefunden wird, der den Farbkoordinaten der Quelle am nächsten liegt.