Kwantummechanica - Tunneling
Kwantummechanica
Tunneling
1 / 32
suivant
Slide 1: Diapositive
NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 5,6
Cette leçon contient 32 diapositives, avec diapositives de texte et 1 vidéo.
La durée de la leçon est: 45 minÉléments de cette leçon
Kwantummechanica
Tunneling
Slide 1 - Diapositive
Hoofdstuk Kwantummechanica
Kwantummechanica - Tunneling
Kwantummechanica - Deeltjesverschijnselen
Kwantummechanica - Golfverschijnselen
Kwantummechanica - Deeltje in een doos
Kwantummechanica - Het atoommodel
Kwantummechanica - Onzekerheid
Slide 2 - Diapositive
Leerdoelen
Aan het eind van de les kun je...
...
...
Slide 3 - Diapositive
Barrière overwinnen
Slide 4 - Diapositive
Barrière overwinnen
Slide 5 - Diapositive
Barrière overwinnen
Slide 6 - Diapositive
Barrière overwinnen
Slide 7 - Diapositive
Barrière overwinnen
Slide 8 - Diapositive
dHet Het deeltje
Barrière overwinnen
Slide 9 - Diapositive
Voorwaarden voor tunneling
Slide 10 - Diapositive
Hoofdvoorwaarde: als de grootte van de kansgolf in de buurt begint te komen van de grootte van de barrière, dan begint dit effect merkbaar te worden.
Voorwaarden voor tunneling
Slide 11 - Diapositive
Voorwaarden voor tunneling
De energie-barrière wordt kleiner
Slide 12 - Diapositive
Voorwaarden voor tunneling
De energie-barrière wordt kleiner
De energie-barrière wordt dunner
Slide 13 - Diapositive
Voorwaarden voor tunneling
De energie-barrière wordt kleiner
De energie-barrière wordt dunner
De energie van het deeltje wordt groter
Slide 14 - Diapositive
Voorwaarden voor tunneling
En=8mL2h2n2
De energie-barrière wordt kleiner
De energie-barrière wordt dunner
De energie van het deeltje wordt groter
De massa van het deeltje wordt kleiner
Slide 15 - Diapositive
Voorbeeld: alfa-straling
Slide 16 - Diapositive
Voorbeeld: alfa-straling
Slide 17 - Diapositive
Voorbeeld: alfa-straling
Slide 18 - Diapositive
Voorbeeld: kernfusie (in de Zon)
Slide 19 - Diapositive
Voorbeeld: kernfusie (in de Zon)
Slide 20 - Diapositive
Voorbeeld: kernfusie (in de Zon)
Slide 21 - Diapositive
Voorbeeld: Scanning Tunneling microscope
Slide 22 - Diapositive
Voorbeeld: Scanning Tunneling microscope
Slide 23 - Diapositive
Slide 24 - Vidéo
Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen.
Fotonen
Slide 25 - Diapositive
Bestaat licht uit golven of deeltjes?
Dus...
Licht bestaat uit een combinatie van beide; het kan zich de ene keer gedragen als een deeltje en de andere keer als een golf.
Dit noemen we de golf-deeltje-dualiteit
En het geldt niet alleen voor licht. Dit is ook van toepassing voor elementaire deeltjes zoals elektronen
Slide 26 - Diapositive
Als een elektron dus een golf is, dan moet het ook een golflengte hebben. De wetenschapper Louis de Broglie (uitspraak: Broo-je) vond één formule voor de golflengte van alle deeltjes. We noemen deze golflengte de debroglie-golflengte. Er geldt:
waarin:
λ = debroglie-golflengte (m)
h = constante van Planck (6,62607015·10−34 J·s)
p = impuls [van het deeltje] (N·s of kg·m·s-1)
Een golflengte voor een deeltje
λ=ph
p=mv
De impuls wordt voor deeltjes met massa gegeven door:
waarin:
p = impuls [van het deeltje] (N·s of kg·m·s-1)
m = massa deeltje (kg)
v = snelheid van het deeltje (m/s)
En samen geeft dat de formule voor de debroglie-golflengte:
λ=mvh
Slide 27 - Diapositive
In de onderstaande afbeelding zien we een golf die aankomt bij een plaat met daarin twee spleten. Achter de spleten ontstaan er bij elke spleet een cirkelvormige golf. Recht achter de twee spleten komen de golven in fase aan. Hier bevindt zich dus een maximum. Het eerst volgende maximum vindt plaats bij punt P. Rechts zien we een close-up van de twee golven die aankomen in punt P.
Vraag 5b van WS
b. De afstand tussen de spleten is 1,43 μm. Laat met een bepaling zien dat de golflengte van het licht 567 nm is. Je mag aannemen dat de afbeelding op schaal is afgebeeld.
c. Welke kleur heeft dit licht?
b. Zie afbeelding hiernaast.
Bij P geldt n = 1. Er geldt dus:
Als we de hoek θ meten, dan vinden we 27 graden.
c. Dit is rood licht. (BINAS T 19A)
n⋅λ=d⋅sinθ
λ=d⋅sinθ
λ=1,43⋅10−6⋅sin(27)=650⋅10−9 m=650 nm
Slide 28 - Diapositive
Slide 29 - 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 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
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.
