Les 4.1 - leerdoel 3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Leerdoel 3

onzekerheidsrelatie van Heisenberg

Lesplanning

1. Opfrissen quantum tot nu toe...
2. Uitleg onzekerheidsrelatie van Heisenberg
3. Werken aan leerdoel 3 + inzage toets
4. Voorbeeldberekening onzekerheidsrelatie van Heisenberg
5. Bespreken SE2

Quantum tot nu toe ...

Wat weet je nog van de lessen voor de vakantie?

Golf-deeltje dualiteit

Licht en materiedeeltjes hebben zowel golfeigenschappen als eigenschappen van deeltjes. Maar nooit gelijktijdig.

Golf

• buiging en interferentie
• dubbelspleetexperiment
• Golfkarakter manifesteert zich de spleet dezelfde orde grootte heeft als de golflengte vab het foton/deeltje.

λ=​p​​h​​=​m⋅v​​h​​

Deeltje

• emissie en absorptie
• foto-elektrische effect

Het is niet te voorspellen waar een deeltje precies terecht komt.

Waarschijnlijkheids-

verdeling

Het is niet mogelijk van te voren uit te vinden waar het elektron op het scherm zal komen. Het enige dat we weten is dat als je genoeg elektronen afschiet, dat dan een voorspelbaar interferentiepatroon ontstaat. Bij de maxima is de kans op een elektron het grootst en bij de minima is er geen kans het elektron te vinden. De kwantumfysica is dus gebaseerd op kans en het interferentiepatroon geeft ons hoe groot deze kans is. We noemen dit patroon dan ook een waarschijnlijkheidsverdeling. 

Wat is waarschijnlijkheid nu eigenlijk? 

Alledaags: iemand zoeken in het schoolgebouw 

kans is afhankelijk van de interactie tussen persoon en omgeving

directe waarneming laat golffunctie verdwijnen, je weet immers waar de persoon is.

Het is niet mogelijk van te voren uit te vinden waar het elektron op het scherm zal komen. Het enige dat we weten is dat als je genoeg elektronen afschiet, dat dan een voorspelbaar interferentiepatroon ontstaat. Bij de maxima is de kans op een elektron het grootst en bij de minima is er geen kans het elektron te vinden. De kwantumfysica is dus gebaseerd op kans en het interferentiepatroon geeft ons hoe groot deze kans is. We noemen dit patroon dan ook een waarschijnlijkheidsverdeling. 

Wat is waarschijnlijkheid nu eigenlijk? 

Alledaags: iemand zoeken in het schoolgebouw 

• kans is afhankelijk van de interactie tussen persoon en omgeving
• directe waarneming laat golffunctie verdwijnen, je weet immers waar de persoon is.

Onzekerheidsrelatie van Heisenberg

Onbepaaldheid Δ

• Breedte van de waarschijnlijkheidsverdeling van een grootheid.
• Veroorzaakt door golfeigenschappen.

Des te kleiner de onbepaaldheid in plaats, des te groter de onbepaaldheid in impuls.

applet

https://www.wetenschapsschool.nl/javascript/fourier_wavepacket.html 

Onzekerheidsrelatie van Heisenberg

Plaats en impuls zijn complementaire grootheden. Je kunt ze nooit beiden precies meten.

Δx onbepaaldheid in plaats

Δp onbepaaldheid in impuls

Complementaire grootheden zijn grootheden waarvan de gelijktijdige bepaling niet mogelijk is.

Delta staat voor onzekerheid.

complementaire: niet gelijktijdig te meten.

Leg met de onbepaaldheidsrelatie van Heisenberg uit dat er meer buiging optreed bij een smallere spleet.

0

Aan de slag

Werken aan leerdoel 3 - volgens de studiewijzer
+ 
inzage toets

Vandaag is het les 3 van de 4 waarin je werkt aan leerdoel 3.

4, 

Bereken de onbepaaldheid in plaats.

Bron: wispeltube

Doordat h/4π  zo klein is kom je de onzekerheidsrelatie van Heisenberg 

niet tegen in het alledaagse leven.

Aan de slag

Inzage SE2
+

Werken aan leerdoel 3  

volgens de studiewijzer

4,