Les 10.1 - herhaling quantum

Les 10.1

herhaling quantum

Lesplanning:

1. Beknopte herhaling quantum
2. Begrippenweb 
3. Korte herhaling band gap
4. Oefenopgave band gap
5. Keuze:
   - gemengde opgaven H15 maken
   - meekeuzevragen
6. Afsluiting

Toetsstof quantum

Quantum

Wat weet je nog van dit onderwerp? Welke onderwerpen schieten je te binnen?

Golf-deeltje dualiteit

• Deeltjes kunnen zich soms voordoen als golven en golven kunnen eigenschappen hebben van deeltjes.  
• Omdat we deeltjes als golven kunnen beschouwen, bedachten natuurkundigen een manier om deze deeltjes als golf voor te stellen via de golffunctie. De golffunctie geeft de waarschijnlijkheid dat je een deeltje op een bepaalde plaats kunt aantreffen. Zodra je de positie van een deeltje probeert te bepalen, dan stort deze golffunctie in elkaar en verschijnt er ineens een deeltje uit.

Dubbelspleet experiment

Op het moment dat er sprake is van interactie (zoals emissie, absorptie of detectie) manifesteert zich het deeltjeskarakter.

Voorafgaand aan absorptie of detectie door interactie heeft e.m. straling of een bundel materiedeeltjes een golfkarakter

Golfkarakter

• Buiging en interferentie.
• Als λ dezelfde orde grootte heeft als de opening/voorwerp.
• λ = h / (m*v)

Waarom kan je met een elektronenmicroscoop van veel kleinere voorwerpen een scherp beeld afbeelden?

Deeltjeskarakter

• Ondeelbaarheid en botsen
• Bij emissie en absorptie
• Foto-elektrisch effect

golf-deeltje dualiteit

waarschijnlijkheidsverdeling

• Deeltjes kunnen zich soms voordoen als golven en golven kunnen eigenschappen hebben van deeltjes.  
• Omdat we deeltjes als golven kunnen beschouwen, bedachten natuurkundigen een manier om deze deeltjes als golf voor te stellen via de golffunctie. De golffunctie geeft de waarschijnlijkheid dat je een deeltje op een bepaalde plaats kunt aantreffen. Zodra je de positie van een deeltje probeert te bepalen, dan stort deze golffunctie in elkaar en verschijnt er ineens een deeltje uit.

Een lang/kort molecuul kan fotonen absorberen met weinig energie.

1. lang molecuul
2. kort molecuul

Verschillen energieniveau’s klein dus alleen fotonen met weinig energie. 

Andere beredenering; groot molecuul -> onzekerheid in positie groot -> onzekerheid in impuls klein -> weinig verschil tussen de energieniveau's

Deeltje in een doos

• Model voor een elektron dat beweegt in een lang molecuul of door een hele dunne draad.
• De debroglie-golflengten passen in de afmeting van de opsluiting. 
• Er kunnen max. twee deeltjes dezelfde quantumtoestand hebben.

Waar hangt de kans op tunneling vanaf?

Tunneling

• Wanneer de energie barrière (wand) niet oneindig hoog is dan is er kans op tunneling.
• De kans op tunneling hangt af van hoogte en breedte van de barrière, de massa van het deeltje en de energie van het deeltje.
  

Hoogte barriere 🡪 sterkte van het elektrisch veld

Breedte barriere 🡪 uitgebreidheid elektrisch veld

Kleinere massa 🡪 grotere debrogliegolflengte, deze strekt zich daardoor verder uit buiten de barriere 

energie deeltje

Begrippenweb quantum

In viertallen.

Klaar: starten met de gemengde opdrachten van H15

Geleider

Isolator

Halfgeleider

Energiebanden en band gap

Valentieband 

De laatste (bij 0 K) compleet met
elektronen gevulde energieband.

Geleidingsband 

De eerstvolgende band (leeg of deels gevuld)

Band gap
energieverschil tussen onderkant geleidingsband
en bovenkant van de valentieband.

Afbeelding een halfgeleider te zien. Hoe verschilt dit t.o.v. geleider en isolator?

Oefenopgave zonnecel

• Efoton > Ebandgap
   overschot aan energie wordt omgezet in warmte -->  rendement van de zonnecel gaat omlaag.
• Rendement verhogen door dunne laagjes van andere halfgeleiders op het silicium aan te brengen. Deze laagjes zijn zo dun dat fotonen erdoorheen kunnen schijnen als ze de bandgap niet kunnen overbruggen. 
• Bedenk welke drie halfgeleiders (figuur hiernaast) je het beste op het silicium kan aanbrengen en in welke volgorde.

Aan de slag

Gemengde opdrachten van H15  (p. 149)

of

Meerkeuzevragen quantum

Meerkeuzevragen quantum

1. In tweetallen vraag 1 t/m 10 maken
2. In viertallen vraag 1 t/m 10 bespreken.
   
3. Laat jullie antwoorden controleren.
4. Welke vragen willen jullie nog bespreken?