Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Kwantummechanica

Deeltjesverschijnselen

1 / 31

Slide 1: Slide

NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 5,6

This lesson contains 31 slides, with text slides.

Lesson duration is: 45 min

Items in this lesson

Kwantummechanica

Deeltjesverschijnselen

Slide 1 - Slide

Hoofdstuk Kwantummechanica

Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Kwantummechanica - Golfverschijnselen

Kwantummechanica - Deeltje in een doos

Kwantummechanica - Het atoommodel (?)

Kwantummechanica - Onzekerheid

Kwantummechanica - Tunneling

Slide 2 - Slide

Leerdoelen

Aan het eind van de les kun je...

...

Slide 3 - Slide

Foto-elektrisch effect

In de 19de eeuw werd ontdekt dat licht golfeigenschappen heeft. Als gevolg werd gedacht dat het ontsnappen van de elektronen zou moeten afhangen van de intensiteit, oftewel de amplitude.

Dus elke kleur licht zou elektronen kunnen losmaken, zolang de intensiteit hoog genoeg zou zijn.

Slide 4 - Slide

Foto-elektrisch effect

In de 19de eeuw werd ontdekt dat licht golfeigenschappen heeft. Als gevolg werd gedacht dat het ontsnappen van de elektronen zou moeten afhangen van de intensiteit, oftewel de amplitude.

Dus elke kleur licht zou elektronen kunnen losmaken, zolang de intensiteit hoog genoeg zou zijn.

Slide 5 - Slide

Slide 6 - Slide

Foto-elektrisch effect

In plaats van de intensiteit, bleek het de frequentie (en dus de kleur) van het licht het verschil te maken. Als de frequentie boven een bepaalde grensfrequentie (fgrens) komt, dan ontsnappen de elektronen en anders niet.

Slide 7 - Slide

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.

Uittree-energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

Slide 8 - Slide

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.

Uittree-energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

Slide 9 - Slide

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.

Energie van foton

Pakketje, kwanta

Uittree-energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

Slide 10 - Slide

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.

Energie van foton Uittree-energie

Pakketje, kwanta Ionisatie-energie

Uittree-energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f^{​ g r e n s ​ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}

Slide 11 - Slide

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.

Energie van foton Uittree-energie Kinetische energie

Pakketje, kwanta Ionisatie-energie snelheid ten gevolge

van de spanning

Uittree-energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

E^{​ k i n ​ ​} = E^{​ e l e k ​ ​} = q U = e U

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f^{​ g r e n s ​ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}

Slide 12 - Slide

Foto-elektrisch effect experiment

Slide 13 - Slide

Ga na of blauw licht sterk genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren.

Vraag 4 & 5 van WS

Slide 14 - Slide

Ga na of blauw licht sterk genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren.

Zilver --> Ag

BINAS T24:

Euittree = 4,70 eV

fgrens = 1,14·1015 Hz

λgrens = 264 nm

Ionisatie-energie van zilver-atoom: Euittree = 4,70 eV

Blauw licht:

Vraag 4 & 5 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = 0, 414 \cdot 1 0^{​ - 18 ​ ​} J

Blauw licht:

f = 0,60·1015 - 0,65·1015 Hz

λ = 460 - 500 nm

E^{​ f o t o n ​ ​} = 2, 58 e V

Slide 15 - Slide

Ga na of blauw licht sterk genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren.

Zilver --> Ag

BINAS T24:

Euittree = 4,70 eV

fgrens = 1,14·1015 Hz

λgrens = 264 nm

Ionisatie-energie van zilver-atoom: Euittree = 4,70 eV

Blauw licht:

Vraag 4 & 5 van WS

Fotonen met een golflengte van 300 nm worden op een stuk zink geschoten. Leg uit of de elektronen in het zink zullen ioniseren.

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = 0, 414 \cdot 1 0^{​ - 18 ​ ​} J

Blauw licht:

f = 0,60·1015 - 0,65·1015 Hz

λ = 460 - 500 nm

E^{​ f o t o n ​ ​} = 2, 58 e V

Slide 16 - Slide

Ga na of blauw licht sterk genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren.

Zilver --> Ag

BINAS T24:

Euittree = 4,70 eV

fgrens = 1,14·1015 Hz

λgrens = 264 nm

Ionisatie-energie van zilver-atoom: Euittree = 4,70 eV

Blauw licht:

Vraag 4 & 5 van WS

Fotonen met een golflengte van 300 nm worden op een stuk zink geschoten. Leg uit of de elektronen in het zink zullen ioniseren.

Zink ---> Zn

BINAS T24:

Euittree = 4,27 eV

fgrens = 1,03·1015 Hz

λgrens = 290 nm

Ionisatie-energie van zink-atoom: Euittree = 4,27 eV

Hoge golflengte ---> Lage energie

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

E^{​ f o t o n ​ ​} = 0, 414 \cdot 1 0^{​ - 18 ​ ​} J

Blauw licht:

f = 0,60·1015 - 0,65·1015 Hz

λ = 460 - 500 nm

E^{​ f o t o n ​ ​} = 2, 58 e V

E^{​ f o t o n ​ ​} = h f = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ​}

Slide 17 - Slide

Een lichtbundel bestaande uit fotonen met een golflengte van 200 nm wordt op een stuk zilver geschoten. De elektronen die hierbij vrijkomen worden afgeremd in een elektrisch veld. De minimale spanning waarbij de elektronen volledig worden afgeremd blijkt 1,5 V te zijn.

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

Vraag 6 van WS

Slide 18 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

Slide 19 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

Slide 20 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

Slide 21 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

Slide 22 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h c (\frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}) = e U^{​ r e m ​ ​}

Slide 23 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h c (\frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}) = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h = \frac{​ e U ^{​ r e m ​ ​} ​ ​}{​ c ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} ) ​}

Slide 24 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h c (\frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}) = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h = \frac{​ e U ^{​ r e m ​ ​} ​ ​}{​ c ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} ) ​}

\to h = \frac{​ 1 , 6 0 2 \cdot 1 0 ^{​ - 19 ​ ​} \cdot 1 , 5 ​ ​}{​ 2 , 9 9 7 9 2 \cdot 1 0 ^{​ 8 ​ ​} ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 0 0 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 6 4 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} ) ​}

Slide 25 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h c (\frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}) = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h = \frac{​ e U ^{​ r e m ​ ​} ​ ​}{​ c ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} ) ​}

\to h = \frac{​ 1 , 6 0 2 \cdot 1 0 ^{​ - 19 ​ ​} \cdot 1 , 5 ​ ​}{​ 2 , 9 9 7 9 2 \cdot 1 0 ^{​ 8 ​ ​} ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 0 0 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 6 4 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} ) ​}

\to h = 6, 6 \cdot 1 0^{​ - 34 ​ ​} J \cdot s

Slide 26 - Slide

Bereken met deze gegevens de constante van Planck.

λ = 200 nm = 200·10^-9 m

U_rem = 1,5 V

E_kin = E_elek = qU = eU

Vraag 6 van WS

E^{​ f o t o n ​ ​} = E^{​ u i t t r e e ​ ​} + E^{​ k i n ​ ​}

h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} = h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} + e U^{​ r e m ​ ​}

\to h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - h \frac{​ c ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h c (\frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​}) = e U^{​ r e m ​ ​}

\to h = \frac{​ e U ^{​ r e m ​ ​} ​ ​}{​ c ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ f o t o n ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ λ ^{​ g r e n s ​ ​} ​} ) ​}

\to h = \frac{​ 1 , 6 0 2 \cdot 1 0 ^{​ - 19 ​ ​} \cdot 1 , 5 ​ ​}{​ 2 , 9 9 7 9 2 \cdot 1 0 ^{​ 8 ​ ​} ( \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 0 0 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 6 4 \cdot 1 0 ^{​ - 9 ​ ​} ​} ) ​}

\to h = 6, 6 \cdot 1 0^{​ - 34 ​ ​} J \cdot s

Slide 27 - Slide

Maken opgaven 1 t/m 7 van WS

Opgaven

Slide 28 - Slide

Wereldbeeld

In het heelal draaien objecten vaak in cirkelbanen om elkaar heen. De formules die in dit hoofdstuk volgen kunnen goed gebruikt worden om objecten in het heelal beter te begrijpen. Een bekend voorbeeld is het bewegen van de aarde om de zon. De aarde maakt namelijk nagenoeg een cirkelvormige baan om de zon.

Het werd niet altijd geloofd dat de aarde om de zon draait. Er werd geloofd dat de aarde zich in het centrum van het heelal bevond en dat alle hemellichamen om dit centrum heen draaide. Dit wordt het geocentrische wereldbeeld genoemd (zie afbeelding links). In de 16de eeuw vond Copernicus voor het eerst bewijs dat de aarde om de zon heen draait. Dit wordt het heliocentrische wereldbeeld genoemd (zie afbeelding onder).

Slide 29 - Slide

Opgaven

Opgave 1

Copernicus kwam als eerste met bewijs voor het heliocentrische model.

a. Wat is het heliocentrische model?

b. Welk bewijs vond hij? Gebruik in je antwoord in ieder geval het woord retrograde beweging.

Opgave 2

Galileo vond tevens een bewijs dat het geocentrische model verwierp. Welk bewijs vond hij en waarom verwierp dit het geocentrische model?

Opgave 3

Toen men nog geloofde dat de aarde niet om zijn eigen as draait, moest men aannemen dat de sterren elke 24 uur een rondje om de aarde maakten. Leg uit waarom men dit dacht.

Opgave 4

De maan draait in iets meer dan 27 dagen in een baan om de aarde.

a. Leg uit wanneer zons- en maansverduisteringen plaatsvinden tijdens deze beweging.

b. Leg uit waarom niet elke 27 dagen een zons- of maansverduistering plaatsvindt.

c. Leg uit of er in de middag een volle maan zichtbaar kan zijn.

Slide 30 - Slide

Opgaven

Opgave 1

Copernicus kwam als eerste met bewijs voor het heliocentrische model.

a. Wat is het heliocentrische model?

b. Welk bewijs vond hij? Gebruik in je antwoord in ieder geval het woord retrograde beweging.

Opgave 2

Galileo vond tevens een bewijs dat het geocentrische model verwierp. Welk bewijs vond hij en waarom verwierp dit het geocentrische model?

Opgave 3

Toen men nog geloofde dat de aarde niet om zijn eigen as draait, moest men aannemen dat de sterren elke 24 uur een rondje om de aarde maakten. Leg uit waarom men dit dacht.

Opgave 4

De maan draait in iets meer dan 27 dagen in een baan om de aarde.

a. Leg uit wanneer zons- en maansverduisteringen plaatsvinden tijdens deze beweging.

b. Leg uit waarom niet elke 27 dagen een zons- of maansverduistering plaatsvindt.

c. Leg uit of er in de middag een volle maan zichtbaar kan zijn.

Slide 31 - Slide

Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Items in this lesson

Slide 1 - Slide

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Slide

Slide 4 - Slide

Slide 5 - Slide

Slide 6 - Slide

Slide 7 - Slide

Slide 8 - Slide

Slide 9 - Slide

Slide 10 - Slide

Slide 11 - Slide

Slide 12 - Slide

Slide 13 - Slide

Slide 14 - Slide

Slide 15 - Slide

Slide 16 - Slide

Slide 17 - Slide

Slide 18 - Slide

Slide 19 - Slide

Slide 20 - Slide

Slide 21 - Slide

Slide 22 - Slide

Slide 23 - Slide

Slide 24 - Slide

Slide 25 - Slide

Slide 26 - Slide

Slide 27 - Slide

Slide 28 - Slide

Slide 29 - Slide

Slide 30 - Slide

Slide 31 - Slide

More lessons like this

Paragraaf 9.5 Energieniveaus en fotonen.

Natuurkunde

15.1 Licht

Kwantummechanica - Golfverschijnselen

§9.6 Structuur van het heelal - les 1

dualiteit

6 vwo quantummechanica les 5

Les 49.2- leerdoel 2