Quantum Mechanica
Klassieke mechanica
In de 19e had men het idee dat de natuurkunde min of meer af was.
1 / 45
next
Slide 1: Slide
NatuurkundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 5
This lesson contains 45 slides, with text slides and 2 videos.
Items in this lesson
Klassieke mechanica
In de 19e had men het idee dat de natuurkunde min of meer af was.
Slide 1 - Slide
Q.M - onberijpelijk!
Slide 2 - Slide
afmetingen
Slide 3 - Slide
Quanta
Slide 4 - Slide
Energie
Slide 5 - Slide
Spectrum waterstof
Slide 6 - Slide
Energieniveau's
1. Een elektron kan zich alleen
in specifieke banen bevinden.
2. Bij elke baan hoor een
bepaalde energie.
3. Als een elektron een foton absorbeert gaat hij
van en laag naar hoog niveau. Als de lektron van een hoog niveau naar een laag niveau gaat zendt hij energie uit.
Slide 7 - Slide
Buiging
Als je vlakke golf op een smalle spleet laat
vallen, gedraagt de spleet zich als puntbron. Dit verschijnsel heet buiging van golven.
Slide 8 - Slide
Buiging
Hoe breder de spleet, hoe minder het effect van de buiging.
Slide 9 - Slide
Waneer heb je buiging?
De Golflengte moet in de orde van grote van de barriere.
Slide 10 - Slide
Slide 11 - Video
Interferentie
Als je een golf op een dubbel
spleet laat vallen, treden beide
spleten als puntbron op.
Voorbij de spleten treedt
interferentie op.
Slide 12 - Slide
Slide 13 - Slide
Simulatie
Buiklijnen: versterking
Knooplijnen: Verzwakking
wegverschil
0
Slide 14 - Slide
Experiment van Young 1800
Slide 15 - Slide
Samenvatting
Golven die door een spleet gaan vertonen buiging; (wanneer?)
Deeltjes met een massa vertonen ook buiging: Golf-deeltjesdualiteit.
Bij een dubbelspleet:
- Volledige constructieve interferentie bij Δ𝜑=0
- Volledige destructieve interferentie bij Δ𝜑=1/2
Een deeltje lijkt door beide spleten tegelijk te gaan. Wanneer we dit bekijken:
- lijkt het deeltje door eén spleet te gaan!!!!
- Lijkt het golfgedrag te verdwijnen!!!
Slide 16 - Slide
Materiegolven
Slide 17 - Slide
Impuls
- De Franse geleerde Louis de broglie kwam in 1924 met een voorstel voor de golflengte bij bewegende deeltjes. Daarbij speelt de impuls een grote rol. De impuls wordt ook hoeveelheid beweging genoemd.
- p = m.v waarin:
- p impuls in kg.m/s; ( p is een vector!)
- m massa in kg;
- v snelheid in m/s.
Slide 18 - Slide
de Broglie's materiegolven
Slide 19 - Slide
Golflengte van een auto
Een auto met de bestuurder weegt
1500 Kg en rijdt met 108 km/h.
1. Bereken de golflengte van de auto.
deze auto.
uitwerking
λ=h/(m.v) invullen levert:
λ= (6,626.10^(-34))/(1500. 30)=1,5.10^(-38) m!!
Slide 20 - Slide
Slide 21 - Video
Elektronenmicroscoop
Buiging is een beperkende factor voor lichtmicroscoop
Slide 22 - Slide
De Broglie-golflengte en golffunctie
Slide 23 - Slide
Kansverdeling
Slide 24 - Slide
Plaats met zekerheid bepalen
Slide 25 - Slide
Onzekerheidstheorie
Slide 26 - Slide
Voorbeeld
Slide 27 - Slide
Gebonden toestand
De skater bevindt zich in een ‘gebonden toestand’, hij is opgesloten in een half pijp.
Quantisatie:
Slide 28 - Slide
Deeltje in een doos
- Een deeltje is opgesloten in een een horizontale doosje met een engte L.
- Het deeltje beweegt vrij tussen x = 0 en x = L
Slide 29 - Slide
Voorbeeld
- Elektron om een kern;
- Laagste energieniveau hoort bij de grootste golflengte
Slide 30 - Slide
Golflengte
In het doosje is de golflengte van het
Slide 31 - Slide
Quantisatie van energie
Slide 32 - Slide
Voorbeeld
- De Bohrstraal bedraagt 5,3.10-11 m en is de gemiddelde afstand van een elektron tot de kern van een waterstof atoom.
Laat aan de hand van een deeltje in een doos dat het klopt
Slide 33 - Slide
Waterstof vs deeltje in een doos
waterstof atoom model deeltje in een put
Slide 34 - Slide
Kleurstoffen
- Bladeren bevatten bladgroen en caroteenachtige stoffen. In de herfst wordt het chlorofyl afgebroken. Er blijft dan geeloranje caroteen achter.
Slide 35 - Slide
Deeltje in een doos
Hoe korter het molecuul, hoe kleiner de golflengte en hoe groter de energie.
Slide 36 - Slide
Fluorescentie en fosforescentie
- Absorptie: E5-E1
- Emissie in stapjes: --- van E5 naar E4 en daarna van E4 naar E1
- Als terugvaltijd in de orde van nanoseconden: Fluorescentie;
- Als terugvaltijd in de orde van microseconden: fosforescentie
Slide 37 - Slide
voorbeeld
Een briefje van 20 euro wordt met UV- straling beschenen.
a. Om welk natuurkundig verschijnsel gaat het hier?
b. Leg uit wat je kunt zeggen over de golflengte van de
uitgezonden foton in vergelijking met de geabsorbeerde foton.
c. Leg uit of dat effect net zo zichtbaar is met IR-straling.
Slide 38 - Slide
Tunneling
Slide 39 - Slide
Barriere
Tunnelen is van de barrière afhankelijk
Slide 40 - Slide
Golven en barriere
Röntgenstraling is een vorm van elektromagnetische straling. Een radiologische medewerker heeft een loden schort aan om zich te beschermen tegen deze straling. De straling neemt exponentiel af met de breedte x van de barrière.
Slide 41 - Slide
Deeltjes en barrière
Volgens de quantumtheorie geldt de vorige figuur ook voor een deeltje. Een deeltje heeft namelijk ook golfeigenschappen.
Na de barrière heb je ook een golf met een kleinere intensiteit. Die intensiteit is een maat voor de kans om het deeltje aan te treffen.
Ook als de energie van het quantumdeeltje niet groot genoeg is om ‘over’ de barrière te komen er is een kans het deeltje voorbij de barrière aan te treffen. Dat wordt tunneleffect genoemd
Slide 42 - Slide
Alfaverval
Slide 43 - Slide
Alfaverval
Slide 44 - Slide
Scanning tunneling Microscoop (STM)
Het tunneleffect heeft ook een technische toepassing zoals STM.
In een STM beweegt een dunne naald heen en weer boven een preparaat.
