12.1
Quanta
Op kleinere schaal zijn verschijnselen anders te verklaren dan op macro
niveau. Bij een schaal kleiner dan bacteriën (10^-8) spreken we daarom
van de natuurwetten van de quantummechanica. Bij quantummechanica
gaat het om iets heel kleins, maar ook iets wat kwantitatief is(te tellen is),
of ook wel ´gequantiseerd` is. Een voorbeeld hierbij is het elementair
ladingskwantum, dit is een lading gelijk aan één elektron(-e). Bij grotere
waardes van ladingen wordt gebruikgemaakt van coulomb. 10^-6
coulomb is dan ongeveer gelijk met de lading van 10^12 elektronen. Een
paar elektronen erbij of eraf maakt dan dus niet uit. Hierdoor is het niet
op de elektron nauwkeurig geteld. Het is een continue grootheid, een
grootheid die een willekeurige waarde aan kan nemen.
Massa lijkt een continue grootheid, maar het is gequantiseerd.
Uiteindelijk is massa een hoeveelheid atomen van een bepaald
voorwerp uitgedrukt in u.
Een ander voorbeeld wat gequantiseerd is zijn
fotonen(energiepakketjes). Ze zijn te tellen. Ze zijn te berekenen door
Ef=h x f. De constante van Planck(h) is belangrijk in de quantumwereld.
In het atoommodel van Bohr kan ook naar elektronen gekeken worden.
Het makkelijkste atoommodel van Bohr is van het atoom waterstof.
Andere atomen hebben meerdere elektronen in de schillen. Deze
elektronen kunnen invloed op elkaar hebben in de bewegingen. Daarom
wordt bij de opdrachten enkel gebruikgemaakt van het atoommodel van
waterstof omdat het anders ingewikkeld is. De schillen uit het
atoommodel zijn ook in een energieniveauschema weer te geven:
,Uit de energietoestanden van een waterstofatoom kan de volgende
formule worden afgeleid:
Hierin is En de energie van het waterstofatoom op een bepaalde
toestand in elektronvolt(eV)
N is het getal van de toestand waarin het waterstofatoom zich bevindt.
Dit wordt het hoofdquantumgetal genoemd omdat de energietoestand
van het waterstofatoom hierdoor wordt bepaald.
Ook is er nog een andere formule waarbij de energie van de foton
berekend kan worden:
Ef = En - Em
Hierbij is En de energie van de hoogste toestand en Em de energie van
de laagste toestand. Dit is in binas tabel 21A af te lezen door de waarde
van de grondtoestand - de waarde van de aangeslagen toestand te
doen.
12.2 Diffractie en interferentie
, Wanneer je een steentje in het water gooit ontstaan er golven. Wanneer
je twee steentjes in het water gooit ontstaan er ook golven, maar er
ontstaat een ander verschijnsel. Waar de toppen van de golven
samenkomen versterken ze elkaar, dit noem je constructieve
interferentie. Als ze elkaar uitdoven, doordat een top een dal tegenkomt,
noem je dit destructieve interferentie.
Licht en geluid kan je in deeltjes beschouwen, maar ook in golven.
Bij licht kun je het golfverschijnsel ook verklaren door middel van het
gebruik van lasers, wanneer je met de laser op een plaatje met een
kleine spleet schijnt, dan wordt het licht van de laser breder. Er ontstaat
als het ware een nieuwe bron na de spleetopening. Na de opening treedt
er buiging op, wat ook wel diffractie is. Wanneer de opening van de
spleet ongeveer gelijk is aan de golflengte vindt er het meeste
golfgedrag plaats en ontstaan er meer golven.
Wanneer er twee spleten zijn, twee coherente trillingsbronnen, is het
verschijnsel van interferentie te zien. Waar de toppen elkaar versterken
is constructieve interferentie en waar ze elkaar uitdoven, destructieve
interferentie. Ook is er een gebied waar het water niet trilt, dat zijn de
knopen. Waar het water juist wel trilt zijn de buiken. Het patroon dat
zichtbaar wordt is een interferentiepatroon. In punt p zijn de golflengten
hetzelfde vanuit beide spleten en ontstaat er een top. In punt q is de
afstand vanuit spleet twee een halve golflengte kleiner dan vanuit punt p,
hierdoor doven de golven uit.
Quanta
Op kleinere schaal zijn verschijnselen anders te verklaren dan op macro
niveau. Bij een schaal kleiner dan bacteriën (10^-8) spreken we daarom
van de natuurwetten van de quantummechanica. Bij quantummechanica
gaat het om iets heel kleins, maar ook iets wat kwantitatief is(te tellen is),
of ook wel ´gequantiseerd` is. Een voorbeeld hierbij is het elementair
ladingskwantum, dit is een lading gelijk aan één elektron(-e). Bij grotere
waardes van ladingen wordt gebruikgemaakt van coulomb. 10^-6
coulomb is dan ongeveer gelijk met de lading van 10^12 elektronen. Een
paar elektronen erbij of eraf maakt dan dus niet uit. Hierdoor is het niet
op de elektron nauwkeurig geteld. Het is een continue grootheid, een
grootheid die een willekeurige waarde aan kan nemen.
Massa lijkt een continue grootheid, maar het is gequantiseerd.
Uiteindelijk is massa een hoeveelheid atomen van een bepaald
voorwerp uitgedrukt in u.
Een ander voorbeeld wat gequantiseerd is zijn
fotonen(energiepakketjes). Ze zijn te tellen. Ze zijn te berekenen door
Ef=h x f. De constante van Planck(h) is belangrijk in de quantumwereld.
In het atoommodel van Bohr kan ook naar elektronen gekeken worden.
Het makkelijkste atoommodel van Bohr is van het atoom waterstof.
Andere atomen hebben meerdere elektronen in de schillen. Deze
elektronen kunnen invloed op elkaar hebben in de bewegingen. Daarom
wordt bij de opdrachten enkel gebruikgemaakt van het atoommodel van
waterstof omdat het anders ingewikkeld is. De schillen uit het
atoommodel zijn ook in een energieniveauschema weer te geven:
,Uit de energietoestanden van een waterstofatoom kan de volgende
formule worden afgeleid:
Hierin is En de energie van het waterstofatoom op een bepaalde
toestand in elektronvolt(eV)
N is het getal van de toestand waarin het waterstofatoom zich bevindt.
Dit wordt het hoofdquantumgetal genoemd omdat de energietoestand
van het waterstofatoom hierdoor wordt bepaald.
Ook is er nog een andere formule waarbij de energie van de foton
berekend kan worden:
Ef = En - Em
Hierbij is En de energie van de hoogste toestand en Em de energie van
de laagste toestand. Dit is in binas tabel 21A af te lezen door de waarde
van de grondtoestand - de waarde van de aangeslagen toestand te
doen.
12.2 Diffractie en interferentie
, Wanneer je een steentje in het water gooit ontstaan er golven. Wanneer
je twee steentjes in het water gooit ontstaan er ook golven, maar er
ontstaat een ander verschijnsel. Waar de toppen van de golven
samenkomen versterken ze elkaar, dit noem je constructieve
interferentie. Als ze elkaar uitdoven, doordat een top een dal tegenkomt,
noem je dit destructieve interferentie.
Licht en geluid kan je in deeltjes beschouwen, maar ook in golven.
Bij licht kun je het golfverschijnsel ook verklaren door middel van het
gebruik van lasers, wanneer je met de laser op een plaatje met een
kleine spleet schijnt, dan wordt het licht van de laser breder. Er ontstaat
als het ware een nieuwe bron na de spleetopening. Na de opening treedt
er buiging op, wat ook wel diffractie is. Wanneer de opening van de
spleet ongeveer gelijk is aan de golflengte vindt er het meeste
golfgedrag plaats en ontstaan er meer golven.
Wanneer er twee spleten zijn, twee coherente trillingsbronnen, is het
verschijnsel van interferentie te zien. Waar de toppen elkaar versterken
is constructieve interferentie en waar ze elkaar uitdoven, destructieve
interferentie. Ook is er een gebied waar het water niet trilt, dat zijn de
knopen. Waar het water juist wel trilt zijn de buiken. Het patroon dat
zichtbaar wordt is een interferentiepatroon. In punt p zijn de golflengten
hetzelfde vanuit beide spleten en ontstaat er een top. In punt q is de
afstand vanuit spleet twee een halve golflengte kleiner dan vanuit punt p,
hierdoor doven de golven uit.
