Alte Quantentheorien

Alte Quantentheorien (auch Frühe Quantentheorien) sind die Theorien der Quantenphysik, die vor der Entwicklung der Quantenmechanik 1925 entwickelt wurden.

Die alten Quantentheorien umfassen das plancksche Strahlungsgesetz, Albert Einsteins Erklärung des photoelektrischen Effekts und das bohrsche Atommodell. Alle diese Theorien können zwar einzelne Phänomene der Quantenphysik erklären, führen diese jedoch nicht auf eine einheitliche theoretische Basis zurück. Erst die Theorie der Materiewellen beziehungsweise den Welle-Teilchen-Dualismus von Louis de Broglie ermöglichte eine heuristische Deutung dieser Phänomene. Jedoch ermöglicht auch diese Theorie noch keine eindeutigen Vorhersagen.

Die Eigenschaften dieser Theorien legten jedoch den Grundstein zur Entwicklung der Quantenmechanik, die eine einheitliche Beschreibung der Phänomene der Quantenphysik und die Vorhersage neuer Phänomene ermöglichte.

Ein bekanntes Beispiel für eine alte Quantentheorie ist das Bohr-Sommerfeldsche Atommodell. Es beruht auf der Vorstellung, dass das Atom eine Art klassisches "Planetensystem im Kleinen" aus Atomkern (Sonne) und Elektronen (Planeten) ist. Die möglichen Ellipsenbahnen der Elektronen müssen ad hoc, d. h. ohne dafür eine Erklärung im Rahmen des Modells liefern zu können, quantisiert werden, um reale physikalische Messergebnisse zu reproduzieren.

In der heutigen Quantentheorie geht man nicht mehr von "Planetenbahnen", d. h. klar definierten elliptischen Trajektorien aus, sondern spricht von einer Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte. Es liegt in der sehr guten Anschauung begründet, dass man vor allem in einführenden Lehrbüchern häufig noch mit dem Bohr-Sommerfeld-Atommodell als semiklassischem Modell bekannt gemacht wird. Erstaunlicherweise lassen sich mit diesem einfachen Modell viele physikalische Phänomene interpretieren und berechnen. Allerdings versagt es in Bereichen, wo der quantenmechanische Aspekt dominiert, z. B. bei Fein- und Hyperfeinstrukturaufspaltungen.