H13 Quantummechanica
13.1 Licht als golf
Modellen van licht
Vroeger waren er 2 theorieën over licht:
- Newton: Licht is een stroom van deeltjes
- Huygens: Licht is een golf
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Als je een steen in het water gooit zullen naar alle kanten trillingen ontstaan, er
vormt zich een cirkelvormige golf. Het midden van deze cirkelvormige golf noem
je de puntbron.
Een ander type is de vlakke golf, dit zijn evenwijdige golven in één richting. Als je
deze vlakke golf op een kleine opening laat vallen zal het er breder uitkomen dan
het erin ging. Er treedt buiging op.
Buiging bij (enkele) spleet
Er zijn een paar regels met buiging die je goed moet onthouden:
- Opening kleiner dan golflengte → buiging maximaal
- Opening ongeveer golflengte → redelijke buiging
- Opening groter dan golflengte → nauwelijks buiging
Buiging bij (dubbele) spleet
Als er sprake is van een dubbele spleet waar een golf doorheen gaat dan zal er
op beide spleten een puntbron ontstaan. Als de lijnen van deze twee puntbronnen
elkaar snijden zal er interferentie ontstaan. Als er een verschil is van n=1 dan
treedt er constructieve interferentie op. Als er een verschil is van n=0.5 dan treedt
er destructieve interferentie op. Bij constructief zie je versterkingen in licht en bij
destructief zie je donkere plekken.
, Buiging en interferentie om ons heen
Bij geluid, met een grote golflengte treedt er sneller buiging op om ons heen dan
bij geluid met een kleine golflengte.
Op een CD kun je de interferentie van licht zien, de inkepingen in de CD zijn
namelijk zo klein dat ze in de ordegrootte van licht zijn. Hierdoor zal licht buigen.
13.2 Licht als deeltje
Licht: golfmodel of toch niet?
Eind negentiende eeuw dacht iedereen dat licht een golfverschijnsel was. Er
waren echter nog twee problemen:
- het verloop van de stralingskromme of planck kromme
- Enkele waarnemingen bij het foto-elektrisch effect
Om het verloop van de planck kromme te kunnen verklaren bedacht Planck de
formule: Ef=h x f
Hierbij wordt licht gezien als een geheel van fotonen (energiepakketjes).
Foto-elektrisch effect
Als licht op een metaal valt kunnen er elektronen ontsnappen, dit noem je het
foto-elektrisch effect. Dit gebeurt echter niet bij alle kleuren licht, er is een
bepaalde golflengte nodig om elektronen te laten ontsnappen, de
grensgolflengte. Als de golflengte van een bepaalde kleur groter is dan deze
grensgolflengte, dan zullen er geen elektronen ontsnappen.
Uittree-energie
De energie die een elektron in een metaal nodig heeft om te ontsnappen noem je
de uittree-energie. Deze vind je per materiaal in binas tabel 24. Om te bepalen
wat de energie is van het uittredende deeltje gebruik je de formule:
13.1 Licht als golf
Modellen van licht
Vroeger waren er 2 theorieën over licht:
- Newton: Licht is een stroom van deeltjes
- Huygens: Licht is een golf
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Als je een steen in het water gooit zullen naar alle kanten trillingen ontstaan, er
vormt zich een cirkelvormige golf. Het midden van deze cirkelvormige golf noem
je de puntbron.
Een ander type is de vlakke golf, dit zijn evenwijdige golven in één richting. Als je
deze vlakke golf op een kleine opening laat vallen zal het er breder uitkomen dan
het erin ging. Er treedt buiging op.
Buiging bij (enkele) spleet
Er zijn een paar regels met buiging die je goed moet onthouden:
- Opening kleiner dan golflengte → buiging maximaal
- Opening ongeveer golflengte → redelijke buiging
- Opening groter dan golflengte → nauwelijks buiging
Buiging bij (dubbele) spleet
Als er sprake is van een dubbele spleet waar een golf doorheen gaat dan zal er
op beide spleten een puntbron ontstaan. Als de lijnen van deze twee puntbronnen
elkaar snijden zal er interferentie ontstaan. Als er een verschil is van n=1 dan
treedt er constructieve interferentie op. Als er een verschil is van n=0.5 dan treedt
er destructieve interferentie op. Bij constructief zie je versterkingen in licht en bij
destructief zie je donkere plekken.
, Buiging en interferentie om ons heen
Bij geluid, met een grote golflengte treedt er sneller buiging op om ons heen dan
bij geluid met een kleine golflengte.
Op een CD kun je de interferentie van licht zien, de inkepingen in de CD zijn
namelijk zo klein dat ze in de ordegrootte van licht zijn. Hierdoor zal licht buigen.
13.2 Licht als deeltje
Licht: golfmodel of toch niet?
Eind negentiende eeuw dacht iedereen dat licht een golfverschijnsel was. Er
waren echter nog twee problemen:
- het verloop van de stralingskromme of planck kromme
- Enkele waarnemingen bij het foto-elektrisch effect
Om het verloop van de planck kromme te kunnen verklaren bedacht Planck de
formule: Ef=h x f
Hierbij wordt licht gezien als een geheel van fotonen (energiepakketjes).
Foto-elektrisch effect
Als licht op een metaal valt kunnen er elektronen ontsnappen, dit noem je het
foto-elektrisch effect. Dit gebeurt echter niet bij alle kleuren licht, er is een
bepaalde golflengte nodig om elektronen te laten ontsnappen, de
grensgolflengte. Als de golflengte van een bepaalde kleur groter is dan deze
grensgolflengte, dan zullen er geen elektronen ontsnappen.
Uittree-energie
De energie die een elektron in een metaal nodig heeft om te ontsnappen noem je
de uittree-energie. Deze vind je per materiaal in binas tabel 24. Om te bepalen
wat de energie is van het uittredende deeltje gebruik je de formule:
