| Wellenpaket in einer Umlaufbahn um ein Proton. Blick von oben auf die Bahnebene |
Ein Elektron wird durch ein anziehendes Kraftzentrum in einen Orbit gezwungen. Während der Bewegung zerfließt das anfänglich noch einigermaßen lokalisierte Wellenpaket und verteilt sich bald über den ganzen Orbit, wobei es annähernd ringförmige Gestalt annimmt.
Das Kraftzentrum im Koordinatenursprung könnte durch ein (annähernd) ruhendes Proton gebildet werden. Das Proton ist positiv geladen und übt eine anziehende Kraft (Coulombkraft) auf das negativ geladene Elektron aus. Da das Proton ca 1800 mal schwerer ist, als das Elektron, wird seine Bewegung durch das Elektron so gut wie gar nicht gestört. Ganz ähnlich, wie die Bewegung der Sonne durch die sie umkreisenden Planeten kaum gestört wird.
Der Film zeigt also eigentlich ein Wasserstoff-Atom. Dieses einfachste aller Atome wird nämlich durch ein Proton als Atomkern und ein einziges daran gebundenes Elektron gebildet. Allerdings ist das hier gezeigte Gebilde für ein Atom ungewöhnlich groß.
Die Zeiteinheit (T0) in der Beschriftung des Films ist gerade jene Zeit, die ein entsprechendes klassisches, punktförmiges Teilchen gemäß der klassischen Mechanik brauchen würde, um das Kraftzentrum einmal zu umrunden. Für dieses Beispiel beträgt diese Zeit etwa 1,5 mal 10-10 Sekunden. Das ist auch ungefähr die Zeit, die das quantenmechanische Wellenpaket dafür braucht, solange es noch einigermaßen lokalisiert ist.
Die Längeneinheit der Koordinatenachsen ist 1000 Bohr'sche Radien (1 Bohr'scher Radius ist ungefähr 5 mal 10-11m). Der Bahnradius beträgt hier also ungefähr 10000 Bohr'sche Radien, das sind ungefähr 5 mal 10-7m = 500 Nanometer.
In diesem Film befindet sich das Elektron also ungewöhnlich weit vom Atomkern entfernt. Der Radius eines "normalen" Wasserstoffatoms ist in der Größenordnung von einem Bohr'schen Radius. Atome, in denen die Elektronen riesige Bahnradien haben, nennt man Rydberg-Atome.
Im nächsten Film zeigen wir ein ideal ringförmiges Wellenpaket.
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