{"id":294,"date":"2018-04-23T07:44:38","date_gmt":"2018-04-23T07:44:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.milq.info\/?page_id=294"},"modified":"2026-04-10T07:37:42","modified_gmt":"2026-04-10T05:37:42","slug":"m46_aktualitaet_des_bohrschen_atommodells","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.milq.info\/en\/m46_aktualitaet_des_bohrschen_atommodells\/","title":{"rendered":"Aktualit\u00e4t des Bohr\u00b4schen Atommodells"},"content":{"rendered":"
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Ist das Bohr\u00b4sche Atommodell noch zeitgem\u00e4\u00df?<\/h3>\n

Es stellt sich die Frage, warum das Bohr\u00b4sche Atommodell von 1913 – auch nach dem 100-j\u00e4hrigen Bestehen der Quantenmechanik – noch immer diesen gro\u00dfen Stellenwert in der Schule einnimmt.<\/p>\n

Eine didaktisch sehr ergiebige Auseinandersetzung mit den Argumenten f\u00fcr die Behandlung des Bohr\u00b4schen Atommodells in der Schule hat G. Sauer geliefert, die wir hier zitieren: “Didaktische Aspekte des Bohrschen Atommodells” (in: Quantenphysik in der Schule, S.69ff):<\/p>\n

* Die Darstellung des Bohrschen Atommodells gibt einen Einblick in einen Abschnitt der Geschichte der Quantenmechanik.<\/p>\n

Zu dieser Funktion ist kritisch nur zu bemerken, dass das Planetenmodell aus dem Jahr 1913 als eine recht kurzlebige Vorstufe der Quantentheorie anzusehen ist, deren physikgeschichtliche Bedeutung nicht \u00fcbersch\u00e4tzt werden sollte. F\u00fcr eine Darstellung von Physikgeschichte ist eine im wesentlichen verbale Behandlung schon ausreichend. Wird das Wasserstoffatom wie bei BADER (1972) erst auf einem fortgeschrittenem Niveau nach Einf\u00fchrung der elementaren Quantenmechanik betrachtet, kann das Modell durch eine kritische Kommentierung in die sp\u00e4tere Entwicklung der Quantentheorie eingeordnet werden. Unter physikhistorischen Aspekten erscheint es mir kaum sinnvoll, die Weiterentwicklung zum BOHR-SOMMERFELD-Modell mit elliptischen Bahnen im Unterricht zu thematisieren. F\u00fcr die Geschichte der Physik steht im Unterricht ohnehin weniger Zeit zur Verf\u00fcgung, als man sich w\u00fcnscht, so dass man diesen knappen Raum sorgf\u00e4ltig verteilen muss.<\/p>\n

* Das Modell der auf bestimmten, erlaubten “Planetenbahnen” um den Atomkern laufenden Elektronen stellt eine einfache, anschauliche M\u00f6glichkeit dar, “eine F\u00fclle von Erfahrungstatsachen zu beschreiben und zu deuten” (H\u00f6fling 1976).<\/p>\n

Beschreiben kann das Modell nur die Energieniveaus, und dies in quantitativer Hinsicht auch nur beim Wasserstoffatom. Die Gesetzm\u00e4\u00dfigkeiten des Wasserstoffspektrums werden damit auf die Energiequantisierung zur\u00fcckgef\u00fchrt, und die RYDBERG-Konstante kann berechnet, d. h. durch universelle Naturkonstanten ausgedr\u00fcckt werden. Von einer Erkl\u00e4rung der beschriebenen Erfahrungstatsachen ist man im Rahmen des Planetenmodells weiter entfernt als etwa KEPLER von der Mechanik NEWTONs. Das Ma\u00df an Verst\u00e4ndnis der Physik der Atome, welchen das BOHRsche Atommodell den Sch\u00fclern vermitteln kann, vermag aus sich heraus noch nicht die besondere Rolle zu rechtfertigen, die ihm im Schulunterricht offenbar zugebilligt wird.<\/p>\n

Nat\u00fcrlich k\u00f6nnen Sch\u00fcler auch aus einer rein ph\u00e4nomenologischen Beschreibung der Atomphysik, ohne grundlegende Theorie, viel lernen. Didaktisch scheint es mir aber wichtig, ph\u00e4nomenologische Beschreibung von einer Modellerkl\u00e4rung oder einer Theorie klar auseinanderzuhalten.<\/p>\n

* Die Darstellung des BOHRschen Modells liefert eine Motivation (unter anderen) f\u00fcr die Einf\u00fchrung der Quantenmechanik.<\/p>\n

Motivierend kann sich dabei das Defizit hinsichtlich der Begr\u00fcndung der eingef\u00fchrten Postulate und das unverstandene Nebeneinander von klassischer Physik und Quantenbedingungen auswirken. Die Darstellung sollte dementsprechend den unbefriedigenden Status des Modells kritisch herausstellen.<\/p>\n

Eine Darstellung, die das Modell zun\u00e4chst \u00fcberstrapaziert und dann schlie\u00dflich die Grenzen des angeblich so erfolgreichen Modells als Grund f\u00fcr bessere Atommodelle ausgibt, wird die Notwendigkeit zur grundlegenden Revision der klassischen Physik eher verbergen denn klar hervortreten lassen.<\/p>\n

Der f\u00fcr den Sch\u00fcler wohl wesentliche Schritt von der klassischen Mechanik zur Quantenmechanik, n\u00e4mlich die Aufgabe der Vorstellung von Bewegung auf klassischen Bahnen, l\u00e4sst sich in der Schule beim Atom nicht \u00fcberzeugend begr\u00fcnden. Die wesentliche Motivation hierf\u00fcr wird durch die Diskussion der direkt beobachtbaren Welleneigenschaften der Materie (Beugung, Spaltversuche) geliefert. Die Elektronenbeugungsr\u00f6hre ist an dieser Stelle das wichigste Experiment in der Schule, um wellenhafte Eigenschaften bei Elektronenstrahlen vorzuf\u00fchren.<\/p>\n

In vielen Vorschl\u00e4gen werden Versuche aus der Wellenoptik parallel zu analogen Experimenten mit Elektronen betrachtet, wobei die Beobachtungen beim Licht mit der Photonenhypothese interpretiert werden. Als Beispiel sei der optische Biprismaversuch in Analogie zum M\u00d6LLENSTEDT-Experiment mit Elektronen genannt.<\/p>\n

* Die BOHRsche Theorie muss in der Schule die quantenmechanische Beschreibung des Atoms ersetzen, weil entweder diese als zu schwierig anzusehen ist oder nicht gen\u00fcgend Zeit zur Verf\u00fcgung steht.<\/p>\n

Sofern die Physik der Atome \u00fcberhaupt als notwendiger Teil der Schulphysik angesehen werden muss, kann man sich dieser Argumentation nur schwer verschlie\u00dfen, solange man selbst keine f\u00fcr die Mehrheit der Sch\u00fcler geeignete Quantenmechanik der Atome als Alternative anzubieten hat. Das bedeutet nicht unbedingt, dass auf die zur Quantenmechanik f\u00fchrenden Grundgedanken verzichtet werden muss. Es gibt aber einfachere, didaktisch sehr viel besser geeignete physikalische Systeme, um die Grundkonzepte der Quantenmechanik einzuf\u00fchren und zu erl\u00e4utern, als die Behandlung selbst des einfachsten Atoms.<\/p>\n

F\u00fcr die Schulphysik ist es vermutlich schon als wesentlicher Erfolg anzusehen, wenn mit Hilfe einiger Grundgedanken der Quantenmechanik die Stabilit\u00e4t des Atoms und die Energiequantisierung als solche plausibel gemacht werden k\u00f6nnen. Die Ableitung der Energiebereiche des Wasserstoffatoms ist dabei zumindest kein vorrangiges Ziel.<\/p>\n

* Die Behandlung des Bohrschen Atommodells im Physikunterricht kann den Sch\u00fcler in die Irre f\u00fchren.<\/p>\n

Wenn n\u00e4mlich die erlaubten Kreis- und Ellipsenbahnen eine wesentliche Rolle in der Darstellung spielen, k\u00f6nnen sich leicht “anschauliche” Bilder vom Atom beim Sch\u00fcler festsetzen, die nach unserem heutigen Erkenntnisstand sicher mit der Wirklichkeit wenig zu tun haben. So werden beispielsweise die Energiequantisierung und die zu den Spektren f\u00fchrenden Strahlungs\u00fcberg\u00e4nge \u00fcblicherweise in einem Energieniveauschema dargestellt. Die graphische Darstellung von entsprechenden Kreisbahnen oder gar die Darstellung des \u00dcbergangs in einem solchen Bild enth\u00e4lt nicht mehr Informationen als das Niveauschema, legt aber \u00fcberfl\u00fcssigerweise eine irref\u00fchrende Vorstellung nahe.<\/p>\n

Die Quantenphysik, die ja den Abschied von eingefahrenen Vorstellungen und Denkgewohnheiten verlangt, wird es immer sehr schwer haben, diese Vorstellungen wieder zu verdr\u00e4ngen. Die M\u00f6glichkeit, mit Energieniveaus anschauliche Bahnen assoziieren zu k\u00f6nnen, ist auch didaktisch eine Sackgasse. Muss man nicht davon ausgehen, dass dann von der Atomphysik bei den an der Physik weniger interessierten Sch\u00fclern nur das Bild von kreisenden Elektronen den Schulunterricht \u00fcberdauern wird?<\/p>\n

Zusammenfassend ziehe ich die Schlussfolgerung, dass die didaktische Leistungsf\u00e4higkeit des Bohrschen Atommodells, sofern dieses als Planetenmodell aus dem Jahr 1913 verstanden wird, kaum gr\u00f6\u00dfer als der wissenschaftliche Wert des Modells einzusch\u00e4tzen ist. Auf der anderen Seite ist man heute von einer schulgem\u00e4\u00dfen Elementarisierung noch so weit entfernt, dass das Bed\u00fcrfnis nach einer “Atomtheorie ohne Quantenmechanik” verst\u00e4ndlich ist. Diese negative Motivation scheint die einzig \u00fcberzeugende Begr\u00fcndung f\u00fcr alle quasiklassischen Atomtheorien im Unterricht.<\/p>\n

Folgende Vor- und Nachteile bei der Behandlung des Bohrschen Atommodells lassen sich zusammenfassen:<\/p>\n

Vorteile:<\/p>\n

* Leicht nachvollziehbar und vorstellbar f\u00fcr die Sch\u00fcler.
\n* Anhand der Postulate von Bohr k\u00f6nnen die weiteren Entwicklungen des Atomaufbaus erl\u00e4utert und damit auch die Grenzen des Modells gezeigt werden.
\n* Die Formel zur Berechnung der Energieniveaus kann anschaulich durch die “Schalen” begr\u00fcndet werden.<\/p>\n

Nachteile:<\/p>\n

* Fehlvorstellungen von einem Atom setzen sich beim Sch\u00fcler fest.
\n* Es besteht ein Unterschied zwischen Schul- und Universit\u00e4tsb\u00fcchern.
\n* Das Modell eignet sich nicht, um eine knappe, einfache \u00dcbersicht \u00fcber die Quantenmechanik zu geben (Modell war vor dem Entstehen der Quantenmechanik da).
\n* Es wird nicht klar, ob und warum ein Atom stabil ist.
\n* Dieses Modell entspricht nicht dem, welches in der Chemie verwendet wird.
\n* Zus\u00e4tzlich kann beim Bohrschen Atommodell bem\u00e4ngelt werden, dass in der Formel f\u00fcr den Drehimpuls L = n\u00a0\u00b7 h\/2\u03c0, mit n = 1,2,3,.. immer ein Wert ungleich Null herauskommt. In diesem Modell d\u00fcrfte es also keine s-Zust\u00e4nde geben.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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