Natuurkunde samenvatting P3
§15.1: licht (golfgedrag fotonen)
Licht bestaat uit quantum
- In de macrowereld heb je golven en
deeltjes
- Golven die elkaars pad kruisen gaan door elkaar heen, deeltjes botsen en
deeltjes zijn ondeelbaar, terwijl golven dat wel zijn
- Quanten bevinden zich in de microwereld en kunnen zowel golfgedrag als
deeltjesgedrag vertonen fotonen, elektronen en protonen, moleculen,
atomen
↳ fotonen zijn ondeelbaar bij absorptie absorbeert 1 elektron precies 1
foton foton heeft dan exact de energie die nodig is om elektron in hoger
energieniveau te krijgen en als het elektron terugvalt naar een lager
energieniveau emitteert het atoom precies 1 foton met een specifieke
frequentie
↳ Ef= h f en Ef= (h c)/
- Bij het ene verschijnsel zal een quant zich gedragen als een golf, bij
de andere als een deeltje golf-deeltjesdualiteit
- Wanneer golf- of deeltjesgedrag optreedt, hangt af van de golflengte
van de quanten en de omvang van het object/spleet van interactie
als deze van gelijke ordegrootte of grotere golflengte dan de
omvang zijn, zal er golfgedrag vertoond worden, als deze aanzienlijk
kleiner dan de omvang is, deeltjesgedrag
Het dubbelspleet-experiment
- Interferentie is een specifieke golfeigenschap
- Constructieve interferentie= maximale versterking dit is het
geval als de golven in dezelfde fase zijn (weglengte) en een
even grote afstand afleggen (weglengteverschil)
↳ als het weglengteverschil gelijk is aan een geheel aantal
golflengtes, treedt er versterking op
↳ bij gelijke golflengte en amplitude ontstaat dubbele
amplitude
- Destructieve interferentie= uitdoving
↳ er ontstaat uitdoving als het weglengteverschil gelijk is aan halve
golflengtes golven zijn in tegenfase
↳ bij gelijke golflengte en amplitude ontstaat uitdoving
- Bij het dubbelspleet experiment van Young valt licht op 2 evenwijdige spleten
naast elkaar licht moet hierbij coherent zijn golflengte en fase van
ingaande licht moet bij beide spleten gelijk zijn laser
- Bij dit experiment zie je een interferentiepatroon die bestaat uit meerdere
lijnen door interferentie van ‘waaierend’ licht als licht een
deeltjesverschijnsel was geweest had je 2 lichte lijntjes gevonden
, ↳ als de spleten dichterbij komen krijg je een interferentiepatroon dat
verder uit elkaar ligt, maar bij deeltjes zou dit andersom zijn
Tralie
- Hoe meer spleten, hoe duidelijker de interferentiepatronen
- Met een tralie zijn interferentiepatronen het duidelijkst spleten zitten
erg dicht op elkaar (orde 1 micrometer) hoek tussen 2 naastliggende mag je
door grote afstand dan verwaarlozen
- Uit een tralie komen lichtbundels die bestaan uit evenwijdige lichtstralen die
uit iedere spleet komen alleen in speciale richtingen zie je maxima in het
interferentiepatroon deze ontstaat als iedere individuele lichtstraal een
weglengteverschil van n heeft met de naastgelegen lichtstraal
↳ bij een grotere golflengte, grotere hoek dus
interferentiepatroon ligt verder uit elkaar
↳ eerste orde maximum is schuine lichtstraal boven of onder
het de rechtdoor gaande nulde orde maximum
- Bij coherent (spleetopening van dezelfde ordegrootte als de
golflengte) licht dat valt op een enkele spleet, treedt diffractie
op:
1. Buiging kan optreden als een enkelspleet veel kleiner dan
de golflengte
↳ buiging kan zich vertonen in 2 situaties:
1. Golven buigen als ze door openingen gaan die in grootteorde kleiner
zijn dan hun golflengte hij kleiner, hoe meer buiging
2. Golven buigen om objecten heen die in grootteorde kleiner zijn dan
hun golflengte
3. Interferentie bij dezelfde ordegrootte van de golflengte
§15.1: licht (golfgedrag fotonen)
Licht bestaat uit quantum
- In de macrowereld heb je golven en
deeltjes
- Golven die elkaars pad kruisen gaan door elkaar heen, deeltjes botsen en
deeltjes zijn ondeelbaar, terwijl golven dat wel zijn
- Quanten bevinden zich in de microwereld en kunnen zowel golfgedrag als
deeltjesgedrag vertonen fotonen, elektronen en protonen, moleculen,
atomen
↳ fotonen zijn ondeelbaar bij absorptie absorbeert 1 elektron precies 1
foton foton heeft dan exact de energie die nodig is om elektron in hoger
energieniveau te krijgen en als het elektron terugvalt naar een lager
energieniveau emitteert het atoom precies 1 foton met een specifieke
frequentie
↳ Ef= h f en Ef= (h c)/
- Bij het ene verschijnsel zal een quant zich gedragen als een golf, bij
de andere als een deeltje golf-deeltjesdualiteit
- Wanneer golf- of deeltjesgedrag optreedt, hangt af van de golflengte
van de quanten en de omvang van het object/spleet van interactie
als deze van gelijke ordegrootte of grotere golflengte dan de
omvang zijn, zal er golfgedrag vertoond worden, als deze aanzienlijk
kleiner dan de omvang is, deeltjesgedrag
Het dubbelspleet-experiment
- Interferentie is een specifieke golfeigenschap
- Constructieve interferentie= maximale versterking dit is het
geval als de golven in dezelfde fase zijn (weglengte) en een
even grote afstand afleggen (weglengteverschil)
↳ als het weglengteverschil gelijk is aan een geheel aantal
golflengtes, treedt er versterking op
↳ bij gelijke golflengte en amplitude ontstaat dubbele
amplitude
- Destructieve interferentie= uitdoving
↳ er ontstaat uitdoving als het weglengteverschil gelijk is aan halve
golflengtes golven zijn in tegenfase
↳ bij gelijke golflengte en amplitude ontstaat uitdoving
- Bij het dubbelspleet experiment van Young valt licht op 2 evenwijdige spleten
naast elkaar licht moet hierbij coherent zijn golflengte en fase van
ingaande licht moet bij beide spleten gelijk zijn laser
- Bij dit experiment zie je een interferentiepatroon die bestaat uit meerdere
lijnen door interferentie van ‘waaierend’ licht als licht een
deeltjesverschijnsel was geweest had je 2 lichte lijntjes gevonden
, ↳ als de spleten dichterbij komen krijg je een interferentiepatroon dat
verder uit elkaar ligt, maar bij deeltjes zou dit andersom zijn
Tralie
- Hoe meer spleten, hoe duidelijker de interferentiepatronen
- Met een tralie zijn interferentiepatronen het duidelijkst spleten zitten
erg dicht op elkaar (orde 1 micrometer) hoek tussen 2 naastliggende mag je
door grote afstand dan verwaarlozen
- Uit een tralie komen lichtbundels die bestaan uit evenwijdige lichtstralen die
uit iedere spleet komen alleen in speciale richtingen zie je maxima in het
interferentiepatroon deze ontstaat als iedere individuele lichtstraal een
weglengteverschil van n heeft met de naastgelegen lichtstraal
↳ bij een grotere golflengte, grotere hoek dus
interferentiepatroon ligt verder uit elkaar
↳ eerste orde maximum is schuine lichtstraal boven of onder
het de rechtdoor gaande nulde orde maximum
- Bij coherent (spleetopening van dezelfde ordegrootte als de
golflengte) licht dat valt op een enkele spleet, treedt diffractie
op:
1. Buiging kan optreden als een enkelspleet veel kleiner dan
de golflengte
↳ buiging kan zich vertonen in 2 situaties:
1. Golven buigen als ze door openingen gaan die in grootteorde kleiner
zijn dan hun golflengte hij kleiner, hoe meer buiging
2. Golven buigen om objecten heen die in grootteorde kleiner zijn dan
hun golflengte
3. Interferentie bij dezelfde ordegrootte van de golflengte
