Samenvatting 6 vwo quantum natuurkunde overal

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