Samenvatting
6 vwo, hoofdstuk 15
Quantumwereld
Licht
Quanten bevinden zich in de microwereld en hebben zowel
golfeigenschappen als deeltjeseigenschappen. Voorbeelden van
quanten zijn elektronen en protonen.
Licht heeft zowel golfeigenschappen als deeltjeseigenschappen en
bestaat dus uit quanten, die je fotonen noemt. De golfeigenschappen
zijn dat fotonen kunnen interfereren en buigen. De deeltjeseigen-
schappen zijn dat fotonen ondeelbaar zijn en dat ze kunnen botsen.
Fotonen worden ondeelbaar geëmitteerd en geabsorbeerd,
bijvoorbeeld als ze door een atoom worden uitgezonden of als ze een hc
atoom aanslaan. E f =hf =
λ
Coherent licht dat valt op een dubbelspleet geeft achter de spleten een
interferentiepatroon op een scherm.
- Op het scherm ontstaan maxima als de twee uittredende lichtstralen
bij aankomst met elkaar in fase zijn; ze versterken elkaar. weglengteverschil = n ∙ λ
- Er ontstaan minima als de twee uittredende lichtstralen bij aankomst
met elkaar in tegenfase zijn; ze doven elkaar uit. weglengteverschil = (n + ½) ∙ λ
Coherent licht dat valt op een tralie geeft achter de tralie een
interferentiepatroon waarbij de maxima scherp afgebakend zijn. d · sinαn = n · λ
Bij coherent licht dat valt op een enkele spleet, treedt diffractie op:
- als de spleetopening van dezelfde ordegrootte is als de golflengte,
dan ontstaat er achter de spleet een interferentiepatroon,
- als de spleetopening veel kleiner is dan golflengte, dan treedt er
buiging op.
Lichtquanten en andere quanten gedragen zich per verschijnsel óf als
een golf, óf als een deeltje. Dit heet de golf-deeltjedualiteit. Er is geen
macroscopisch verschijnsel bekend dat vergelijkbaar is met de
golfdeeltje dualiteit.
Elektronen
Net als licht blijken elektronen zich als een golf en als een deeltje te
kunnen gedragen.
Een toepassing van de golfeigenschappen van elektronen is h
kristalroosterdiffractie. Je kunt daarin elektronen gebruiken die veel λ=
m∙ v
kleinere golflengtes hebben dan licht en zo de zeer kleine
kristalafstanden meten.
Met het dubbelspleet-experiment kun je interferentiepatronen creëren
met fotonen, elektronen, atomen en moleculen, zelfs als je de quanten
een voor een door de opstelling stuurt. De golf-deeltjedualiteit geldt
dus ook voor individuele quanten. Bij een hypothetisch experiment met
welke-spleet-detectie voorspelt de quantummechanica dat het
interferentiepatroon verdwijnt.
Een quant beschrijf je met een golffunctie die je interpreteert als een
waarschijnlijkheidsverdeling. Uit de quantummechanica volgt dat de
natuur niet deterministisch is, maar dat er sprake is van zuivere
kansen.
Gevangen quanten
Als je een quant opsluit, beschrijf je het met een staande golffunctie.
Hoe kleiner de ruimte waarin je het quant opsluit, hoe meer energie het
quant heeft.
© Noordhoff Uitgevers bv editie 5.1 Overal Natuurkunde, 6 vwo, Hoofdstuk 15, Quantumwereld Pagina 1 van 3
6 vwo, hoofdstuk 15
Quantumwereld
Licht
Quanten bevinden zich in de microwereld en hebben zowel
golfeigenschappen als deeltjeseigenschappen. Voorbeelden van
quanten zijn elektronen en protonen.
Licht heeft zowel golfeigenschappen als deeltjeseigenschappen en
bestaat dus uit quanten, die je fotonen noemt. De golfeigenschappen
zijn dat fotonen kunnen interfereren en buigen. De deeltjeseigen-
schappen zijn dat fotonen ondeelbaar zijn en dat ze kunnen botsen.
Fotonen worden ondeelbaar geëmitteerd en geabsorbeerd,
bijvoorbeeld als ze door een atoom worden uitgezonden of als ze een hc
atoom aanslaan. E f =hf =
λ
Coherent licht dat valt op een dubbelspleet geeft achter de spleten een
interferentiepatroon op een scherm.
- Op het scherm ontstaan maxima als de twee uittredende lichtstralen
bij aankomst met elkaar in fase zijn; ze versterken elkaar. weglengteverschil = n ∙ λ
- Er ontstaan minima als de twee uittredende lichtstralen bij aankomst
met elkaar in tegenfase zijn; ze doven elkaar uit. weglengteverschil = (n + ½) ∙ λ
Coherent licht dat valt op een tralie geeft achter de tralie een
interferentiepatroon waarbij de maxima scherp afgebakend zijn. d · sinαn = n · λ
Bij coherent licht dat valt op een enkele spleet, treedt diffractie op:
- als de spleetopening van dezelfde ordegrootte is als de golflengte,
dan ontstaat er achter de spleet een interferentiepatroon,
- als de spleetopening veel kleiner is dan golflengte, dan treedt er
buiging op.
Lichtquanten en andere quanten gedragen zich per verschijnsel óf als
een golf, óf als een deeltje. Dit heet de golf-deeltjedualiteit. Er is geen
macroscopisch verschijnsel bekend dat vergelijkbaar is met de
golfdeeltje dualiteit.
Elektronen
Net als licht blijken elektronen zich als een golf en als een deeltje te
kunnen gedragen.
Een toepassing van de golfeigenschappen van elektronen is h
kristalroosterdiffractie. Je kunt daarin elektronen gebruiken die veel λ=
m∙ v
kleinere golflengtes hebben dan licht en zo de zeer kleine
kristalafstanden meten.
Met het dubbelspleet-experiment kun je interferentiepatronen creëren
met fotonen, elektronen, atomen en moleculen, zelfs als je de quanten
een voor een door de opstelling stuurt. De golf-deeltjedualiteit geldt
dus ook voor individuele quanten. Bij een hypothetisch experiment met
welke-spleet-detectie voorspelt de quantummechanica dat het
interferentiepatroon verdwijnt.
Een quant beschrijf je met een golffunctie die je interpreteert als een
waarschijnlijkheidsverdeling. Uit de quantummechanica volgt dat de
natuur niet deterministisch is, maar dat er sprake is van zuivere
kansen.
Gevangen quanten
Als je een quant opsluit, beschrijf je het met een staande golffunctie.
Hoe kleiner de ruimte waarin je het quant opsluit, hoe meer energie het
quant heeft.
© Noordhoff Uitgevers bv editie 5.1 Overal Natuurkunde, 6 vwo, Hoofdstuk 15, Quantumwereld Pagina 1 van 3
