Samenvatting Natuurkunde 6VWO
Hoofdstuk 13 Quantumwereld
Samenvatting Natuurkunde
13.1 Licht als golf
Modellen van licht
In de 17e eeuw waren er twee theorieën over licht:
1.) Het deeltjesmodel van Newton
Licht bestaat uit een stroom deeltjes. Een lichtbron zendt voortdurend ‘lichtdeeltjes’
uit en zijn lichtstralen zijn de banen van de deeltjes;
2.) Het golfmodel van Huygens
Licht bestaat uit trillingen die zich zeer snel voortplanten. Licht zou een
golfverschijnsel zijn.
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Je gooit een steen in het water → cirkelvormige golf ontstaat die zich in alle richtingen
uitbreid. Het trillende punt noem je een puntbron. Een vlakke gold is een golf waarbij de
golfbergen en golfdalen evenwijdig aan elkaar in 1 richting bewegen. Een vlakke golf valt op
een kleine opening → golf is na de opening breder dan de opening zelf = buiging.
Buiging bij een spleet
Als je vlakke golven laat vallen op een spleet die 10x zo breed is als de golflengte van de golf
→ direct na het passeren van de spleet is de golf vrijwel dezelfde breedte als de spleet
(figuur 13.2).
Laat je een vlakke golf vallen op een spleet smaller dan één golflengte → trilling kan alleen
op de plek van de opening worden doorgegeven → cirkelvormige golf in alle richtingen.
Opening gedraagt zich als een puntbron (figuur 13.3).
In welke mate er buiging optreedt, hangt af van de breedte van de spleet ten opzichten van
de golflengte. Monochromatisch licht = licht met één golflengte, dus met één kleur;
Figuur 13.4:
- Spleet met een breedte die 10x zo groot is as de golflengte: nauwelijks buiging,
meeste licht gaat ‘rechtdoor’;
- Spleet met een breedte ongeveer gelijk aan de golflengte: meer buiging → middelste
piek is breder;
- Spleet met een breedte die smaller is dan de golflengte: buiging is maximaal →
relatieve intensiteit verandert zeer geleidelijk.
Buigingsverschijnselen treden ook op als een golf op een obstakel valt:
, - Breedte van het obstakel is hoogstens één golflengte → volledige buiging → golf
buigt om het obstakel heen;
- Breedte van het obstakel is 10x de golflengte → nauwelijks buiging → geen golven
achter het voorwerp.
Buiging bij een dubbele spleet
Als je een golf op een dubbele spleet laat vallen, gedragen de openingen A en B zich als
puntbronnen (figuur 13.6). voorbij de spleten treedt interferentie op.
Constructieve interferentie: de amplitude van de resulterende golf is groter dan
de oorspronkelijke amplitude;
Destructieve interferentie: de amplitude van de resulterende golf is kleiner dan
de oorspronkelijke amplitude.
Op punten waar het faseverschil tussen 2 golven een geheel getal is, is de constructieve
interferentie maximaal. De streeplijnen door de punten met een gelijk faseverschil zijn
buiklijnen.
De gestreepte lijn M precies in het midden tussen A en B is de buiklijn: AM -BM = 0 λ. Voor
de lijn P geldt: AP – BP = λ.
Is de afstand tussen de spleten kleiner dan één golflengte, dan is het faseverschil overal
kleiner dan 1 → maar één buiklijn die op de middelloodlijn van de spleetafstand ligt. Is de
afstand tussen de spleten vee; groter dan één golflengte → heel veel buiklijnen.
Figuur 13.7. de lichte vlekken zijn de plaatsen waar constructieve interferentie plaatsvindt.
De donkere vlekken zijn het gevolg van destructieve interferentie. Dit interferentiepatroon
laat zien dat licht een golfverschijnsel is.
Buigingen en interferentie om ons heen
Geluid met een grote golflengte buigt gemakkelijk om huizen etc. heen. De golflengte van
licht is erg klein, deze golven buigen nauwelijks om grote obstakels. Zijn de obstakels kleiner
dan de golflengte van het licht → buiging. Daardoor kun je met een lichtmicroscoop geen
voorwerpen zien die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht.
Figuur 13.8. De plaatsen tussen de puntjes op een cd zijn spiegelend. Doordat de afstand
tussen de windingen van de spiraal in dezelfde orde van grootte zijn als de golflengte van het
licht vertoond het teruggekaatste licht buiging en interferentie. De mate van buiging hangt
af van de golflengte van het licht. En de golflengte hangt samen met de kleur van het licht.
Samenvatting Natuurkunde
Hoofdstuk 13 Quantumwereld
Samenvatting Natuurkunde
13.1 Licht als golf
Modellen van licht
In de 17e eeuw waren er twee theorieën over licht:
1.) Het deeltjesmodel van Newton
Licht bestaat uit een stroom deeltjes. Een lichtbron zendt voortdurend ‘lichtdeeltjes’
uit en zijn lichtstralen zijn de banen van de deeltjes;
2.) Het golfmodel van Huygens
Licht bestaat uit trillingen die zich zeer snel voortplanten. Licht zou een
golfverschijnsel zijn.
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Je gooit een steen in het water → cirkelvormige golf ontstaat die zich in alle richtingen
uitbreid. Het trillende punt noem je een puntbron. Een vlakke gold is een golf waarbij de
golfbergen en golfdalen evenwijdig aan elkaar in 1 richting bewegen. Een vlakke golf valt op
een kleine opening → golf is na de opening breder dan de opening zelf = buiging.
Buiging bij een spleet
Als je vlakke golven laat vallen op een spleet die 10x zo breed is als de golflengte van de golf
→ direct na het passeren van de spleet is de golf vrijwel dezelfde breedte als de spleet
(figuur 13.2).
Laat je een vlakke golf vallen op een spleet smaller dan één golflengte → trilling kan alleen
op de plek van de opening worden doorgegeven → cirkelvormige golf in alle richtingen.
Opening gedraagt zich als een puntbron (figuur 13.3).
In welke mate er buiging optreedt, hangt af van de breedte van de spleet ten opzichten van
de golflengte. Monochromatisch licht = licht met één golflengte, dus met één kleur;
Figuur 13.4:
- Spleet met een breedte die 10x zo groot is as de golflengte: nauwelijks buiging,
meeste licht gaat ‘rechtdoor’;
- Spleet met een breedte ongeveer gelijk aan de golflengte: meer buiging → middelste
piek is breder;
- Spleet met een breedte die smaller is dan de golflengte: buiging is maximaal →
relatieve intensiteit verandert zeer geleidelijk.
Buigingsverschijnselen treden ook op als een golf op een obstakel valt:
, - Breedte van het obstakel is hoogstens één golflengte → volledige buiging → golf
buigt om het obstakel heen;
- Breedte van het obstakel is 10x de golflengte → nauwelijks buiging → geen golven
achter het voorwerp.
Buiging bij een dubbele spleet
Als je een golf op een dubbele spleet laat vallen, gedragen de openingen A en B zich als
puntbronnen (figuur 13.6). voorbij de spleten treedt interferentie op.
Constructieve interferentie: de amplitude van de resulterende golf is groter dan
de oorspronkelijke amplitude;
Destructieve interferentie: de amplitude van de resulterende golf is kleiner dan
de oorspronkelijke amplitude.
Op punten waar het faseverschil tussen 2 golven een geheel getal is, is de constructieve
interferentie maximaal. De streeplijnen door de punten met een gelijk faseverschil zijn
buiklijnen.
De gestreepte lijn M precies in het midden tussen A en B is de buiklijn: AM -BM = 0 λ. Voor
de lijn P geldt: AP – BP = λ.
Is de afstand tussen de spleten kleiner dan één golflengte, dan is het faseverschil overal
kleiner dan 1 → maar één buiklijn die op de middelloodlijn van de spleetafstand ligt. Is de
afstand tussen de spleten vee; groter dan één golflengte → heel veel buiklijnen.
Figuur 13.7. de lichte vlekken zijn de plaatsen waar constructieve interferentie plaatsvindt.
De donkere vlekken zijn het gevolg van destructieve interferentie. Dit interferentiepatroon
laat zien dat licht een golfverschijnsel is.
Buigingen en interferentie om ons heen
Geluid met een grote golflengte buigt gemakkelijk om huizen etc. heen. De golflengte van
licht is erg klein, deze golven buigen nauwelijks om grote obstakels. Zijn de obstakels kleiner
dan de golflengte van het licht → buiging. Daardoor kun je met een lichtmicroscoop geen
voorwerpen zien die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht.
Figuur 13.8. De plaatsen tussen de puntjes op een cd zijn spiegelend. Doordat de afstand
tussen de windingen van de spiraal in dezelfde orde van grootte zijn als de golflengte van het
licht vertoond het teruggekaatste licht buiging en interferentie. De mate van buiging hangt
af van de golflengte van het licht. En de golflengte hangt samen met de kleur van het licht.
Samenvatting Natuurkunde
