Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Kwantummechanica

Deeltjesverschijnselen

1 / 31

Slide 1: Diapositive

NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 5,6

Cette leçon contient 31 diapositives, avec diapositives de texte.

La durée de la leçon est: 45 min

Éléments de cette leçon

Kwantummechanica

Deeltjesverschijnselen

Slide 1 - Diapositive

Hoofdstuk Kwantummechanica

Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Kwantummechanica - Golfverschijnselen

Kwantummechanica - Deeltje in een doos

Kwantummechanica - Het atoommodel (?)

Kwantummechanica - Onzekerheid

Kwantummechanica - Tunneling

Slide 2 - Diapositive

Leerdoelen

Aan het eind van de les kun je...

...

Slide 3 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

Slide 6 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

Foto-elektrisch effect experiment

Slide 13 - Diapositive

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

Vraag 4 & 5 van WS

Slide 14 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

Maken opgaven 1 t/m 7 van WS

Opgaven

Slide 28 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

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 - Diapositive

Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen

Éléments de cette leçon

Slide 1 - Diapositive

Slide 2 - Diapositive

Slide 3 - Diapositive

Slide 4 - Diapositive

Slide 5 - Diapositive

Slide 6 - Diapositive

Slide 7 - Diapositive

Slide 8 - Diapositive

Slide 9 - Diapositive

Slide 10 - Diapositive

Slide 11 - Diapositive

Slide 12 - Diapositive

Slide 13 - Diapositive

Slide 14 - Diapositive

Slide 15 - Diapositive

Slide 16 - Diapositive

Slide 17 - Diapositive

Slide 18 - Diapositive

Slide 19 - Diapositive

Slide 20 - Diapositive

Slide 21 - Diapositive

Slide 22 - Diapositive

Slide 23 - Diapositive

Slide 24 - Diapositive

Slide 25 - Diapositive

Slide 26 - Diapositive

Slide 27 - Diapositive

Slide 28 - Diapositive

Slide 29 - Diapositive

Slide 30 - Diapositive

Slide 31 - Diapositive

Plus de leçons comme celle-ci

Paragraaf 9.5 Energieniveaus en fotonen.

Natuurkunde

15.1 Licht

Kwantummechanica - Golfverschijnselen

6 vwo quantummechanica les 5

§9.6 Structuur van het heelal - les 1

dualiteit

6 vwo quantummechanica les 5