Les 6.2 - kristalroosterdiffractie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Les 6.2

Kristalroosterdiffractie

Lesplanning:

1. Korte uitleg kristalroosterdiffrectie
2. Zelfstandig werken aan §6.2
3. Afsluiting: meerkeuzevraag

In 1924 stelde De Broglie de volgende hypothese op:
Als licht (golven) deeltjeseigenschappen heeft, dan heeft een bundel elektronen (materiedeeltjes) golfeigenschappen.

Uit welk experiment bleek dat De Broglie gelijk had?

Bewijzen golfeigenschap elektronen

• Dubbelspleetexperiment met elektronen was in 1961.
• In 1927 werd de hypothese van De Broglie al bevestigd door Davisson en Germer d.m.v. kristalroosterdiffractie. 

Bewijzen golfeigenschap
elektronen

• Elektronen schieten op nikkel in vacuüm.
• Per ongeluk zuurstof in de opstelling. 
• Verhitten Nikkel om zuurstof te verwijderen.
  Hierdoor ontstaat er een kristalrooster.
• Nu meten ze onder bepaalde hoeken
  versterking en onder andere hoeken
  verzwakking.
• De gemeten golflengte kwam nagenoeg
  overheen met de door De Broglie
  voorspelde golflengte.

Aan de slag

Afronden §15.2

Om de quantumwereld te begrijpen moet je accepteren dat het een wereld van kansen is (waarschijnlijkheidsverdeling). Einstein kon die stap niet maken.

Tot 7 minuten voor het einde van de les.

Eén voor één worden fotonen afgevuurd op een dubbelspleet. Achter de dubbelspleet bevindt zich een detector. Het patroon dat daarop ontstaat is gelijk aan een interferentiepatroon.
Het experiment wordt herhaald maar de eerste helft van het experiment wordt spleet 1 afgedekt en de tweede helft van het experiment wordt spleet 2 afgedekt. Het patroon dat ontstaat bij het tweede patroon...

1. is gelijk aan het eerste experiment.
2. de som van de verdelingen die men voor elke spleet afzonderlijk krijgt.
3. geen van beide.

Is de opstelling zo dat je het deeltjeskarakter kun waarnemen, dan is er geen golfverschijnsel en omgekeerd.

• Patroon dat ontstaat is het patroon van een tennisbal wanneer je meet door welk gat het elektron gaat.
• Licht dat je gebruikt om te meten beïnvloed het resultaat. 
• Licht zachter zetten: Niet gemeten elektronen veroorzaken golfpatroon, gemeten elektronen veroorzaken tennisbalpatroon. 
• Hoe je ook meet, je verstoort altijd het interferentiepatroon. Ook als je kan voorspellen door welk gat het elektron gaat. 

Golf-deeltje-dualiteit

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

Lange tijd zijn er twee theorieën geweest over licht. 

• Licht is een deeltje; rechtlijnige beweging, schaduwvorming en terugkaatsing van licht goed te verklaren.
• Licht is een golf; lichtbreking en terugkaatsing van licht goed te verklaren.

Twee experimenten hebben ervoor gezorgd dat de wetenschap tot de conclusie is gekomen dat echt zowel golfeigenschappen heeft als eigenschappen van deeltjes, het golf-deeltje dualiteit.

Elektronenmicroscoop

Doordat de golflengte van elektronen kleiner
is kan je meer details weergeven met een
elektronenmicroscoop.

Vraag: leg uit dat de golflengte in te stellen is met de versnelspanning; grotere v, grotere p, kleinere golflengte

Leg uit dat de golflengte ingesteld kan worden door de versnelspanning te vergroten/verkleinen.