Les 49.2 - leerdoel 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

H14 Quantumwereld

een absurde wereld

Lesplanning:

1. Uitleg buiging en interferentie
2. Aan de slag met leerdoel 1
3. Demo dubbelspleet
   
4. Herhaling beweging (grafieken)

HW afronden leerdoel 1

Leerdoel 1

licht als golfverschijnsel

Je kan licht als golfverschijnsel beschrijven. Hierbij kan je uitleggen in welke situaties buigen van lichtgolven optreed. En je kan het intensiteitspatroon verklaren in termen van constructieve en destructieve interferentie. 

Begrippen:

Wat is licht?

Demo: laserstraal op een haar schijnen.

Kan je het verschijnsel verklaren?

Demo

Buiging

Treed op wanneer de breedte van de opening dezelfde orde van grote heeft als de golflengte.

Principe van Huygens

“Elk punt van een golffront is zelf ook weer een bron die in alle richtingen golven uitzendt. Het totale golffront op een later tijdstip is niets anders dan de superpositie van al die afzonderlijke golffrontjes.”

Interferentie

Applet

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_en.html

https://youtu.be/Iuv6hY6zsd0

Constructieve en destructieve interferentie

Verklaar het patroon dat ontstaat wanneer je met een laser op een haar schijnt.

Aan de slag

Werken aan leerdoel 1 - volgens de studiewijzer

De volgende les (50.2) lever je de check van leerdoel 1 in.

4, 

Demo enkele spleet

Constructieve interferentie  

voor het weglengteverschil geldt: 

Destructieve interferentie  

voor het weglengteverschil geldt: 

n⋅λ

(n⋅0,5)⋅λ

De wiskundige beschrijving van buiging en interferentie bij licht is exact hetzelfde als voor golven die wel een medium nodig hebben en waarin wel echte trillingen optreden. Daarom spreken we bij elektromagnetische straling toch over golven, frequentie en fase, waarbij we in ons achterhoofd houden dat dit eigenlijk alleen maar een wiskundig model is. 

Dat model voldoet prima voor alle verklaringen en berekeningen die te maken hebben met het verschijnsel licht, als dat is uitgezonden en nog niet is geabsorbeerd.

Wanneer treedt er buiging van licht met een golflengte van 500 nm op?

1. Als de opening waar het licht doorheen gaat van dezelfde orde grootte als de golflengte van het licht is.
2. Als er sprake is van een dubbele spleet waardoor er interferentie kan optreden.
3. Als er niet wordt gekeken door welke opening de fotonen gaan.
4. Als de energie van de fotonen groot genoeg is.

De energie van een foton hangt af van zijn snelheid.

1. juist
2. onjuist

Welke van onderstaande eigenschappen behoren bij het golfkarakter van licht? Meerdere antwoorden mogelijk!

1. Licht vertoond interferentie
2. wanneer licht van een bepaalde kleur op een metaal valt kan het elektronen vrij maken
3. Een atoom absorbeert alleen licht van bepaalde kleuren
4. Wanneer licht op een opening valt die kleiner is dan de golflengte wordt het afgebogen

Lestip: Maak er een practicum van!

Het onderdeel “spleten” van deze applet kun je goed gebruiken ter vervanging van een echt practicum. Leg eerst uit welke instellingen de leerlingen moeten aanvinken (zoals lichtbron, aantal spleten en het scherm). Een leuke opdracht is om uit te zoeken wat de verhouding is tussen de frequentie (kleur) van het licht en de breedte van de spleet/spleten. Bijvoorbeeld: hoe breed moet de spleet zijn voor maximale buiging bij geel licht? Deze applet komt ook goed van pas als huiswerkopdracht.

Herhaling beweging
grafieken

s,t-diagram 

• (Gemiddelde) snelheid bepalen.
• Wat kan je zeggen over de nettokracht?

v,t-diagram

• Gemiddelde snelheid bepalen.
• (Gemiddelde) versnelling bepalen.
• Afgelegde afstand bepalen.

Oefenopgave

Ron laat een bloempot vanuit zijn raam naar beneden vallen. Tijdens de val heeft de bloempot een gemiddelde snelheid van
4,0 m/s. 

Je mag in deze opgave de luchtwrijving verwaarlozen. Bereken de hoogte van het raam.