Freies Teilchen

Physik

Definition

In in der Physik nennt man ein Teilchen frei oder ungebunden, wenn es nicht gekoppelt oder verbunden mit anderen Teilchen ist^[1]. Freie Elektronen^[2], Neutronen oder Protonen sind typisch Beispiele für freie Teilchen ↗

Fußnoten

[1] Nur kinetische Energie noch wichtig: "Freie Teilchen, Teilchen, die keiner Krafteinwirkung unterliegen, deren Hamilton-Operator H=p²/(2m) sich demnach auf den Operator der kinetischen Energie reduziert. Die zugehörige Wellenfunktion ist eine ebene Welle, deren Normalenvektor die Bewegungsrichtung des Teilchens angibt. Freie Teilchen können auch durch Wellenpakete beschrieben werden, die im allgemeinen nicht auseinanderlaufen. Im Fall schwach wechselwirkender Teilchen genügt oft die Berücksichtigung einer Störung erster Ordnung in der Näherung freier Teilchen, um zu Ergebnissen zu kommen, die gut mit dem Experiment übereinstimmen." In: Spektrum Lexikon der Physik. Dort der Artikel "Freie Teilchen". Abgerufen am 14. Februar 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/freie-teilchen/5303

[2] Nicht einem einzelnen Atom zuordenbar: "Wenn zwei Atome eng zusammenrücken, überlagern sich die Bereiche, in denen die Elektronen anzutreffen sind. Bestimmte Elektronen können deshalb nicht mehr einem einzelnen Atom zugeordnet werden. Diese innerhalb des Festkörpers nahezu frei beweglichen Elektronen, kurz freie Elektronen genannt, besetzen Energieniveaus deren Lage weniger vom einzelnen Atom als vom gesamten Festkörper bestimmt wird." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "Festkörperphysik und Elektronik" auf Seite 451. Siehe auch Metalle ↗

[3] Über ganzen Festkörper verteilt: "In einem Festkörper verteilt sich die Antreffwahrscheinlichkeit der freien Elektronen über das gesamte Volumen. Das Verhalten der Elektronen in einem Festkörper ist vergleichbar mit dem Verhalten eines Gases, daher auch die Bezeichnung Elektronengas." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "Energiezustände im Elektronengas" auf Seite 460. Siehe auch Festkörperphysik ↗