Natuurkunde samenvatting H12
Quantumwereld
Paragraaf 1; Quanta
De microscopische wereld is een quantumwereld; bepaalde grootheden zijn gequantiseerd
Op een kleine schaal (10-10) krijg je te maken met de natuurwetten van quantummechanica
Een elektron heeft en lading van e- met het elementair ladingsquantum (e)
Een lading is gequantiseerd als elke willekeurige hoeveelheid lading een veelvoud is van dat
ladingsquantum
Een lading ervaart als een continue grootheid, als door een grote hoeveelheid elektronen,
een paar meer of minder niet verschilt (10 -6 C 1012 e)
Massa is ook een continue grootheid, doordat alle materie opgebouwd is uit atomen
de eenheid van de atoom is de atomaire massa-eenheid (u)
o elektromagnetische straling is ook gequantiseerd, deze bestaat uit fotonen (energiepakketjes
met; Ef = h x f)
o constante van Planck (h) is de fundamentele natuurconstante binnen de quantumwereld
het spectrum van waterstof vertoont regelmaat van emissielijnen volgens het verband;
f=C ( m1 − n1 )
2 2
C is een constante en n en m zijn hele getallen (n > m)
Een waterstofatoom bevindt zich in vaste energietoestanden
Elektron verplaats naar een lagere toestand; Ef = En - Em
Atoom kan een foton opnemen als de energie overeenkomt met het verschil tussen twee
toestanden
13,6
Verband energie toestanden; En = -
n2
En = energie van de n-toestand van het waterstofatoom in elektronvolt (eV)
Hoofdquantumgetal (n) bepaalt de energietoestand van het waterstofatoom (geheel getal)
Paragraaf 2; Materiegolven
Elektromagnetische straling wordt soms als een golf en soms als een deeltje (fotonen) gezien
Golven kunnen elkaar interfereren; versterken of uitdoven
Constructieve interferentie: plaats waar golven samenkomen, versterken ze elkaar
Destructieve interferentie: plaats waar golven samenkomen (verschil ½ fase) doven ze elkaar
uit
Buiging van golven is dat ze in een soort cirkelvorm verder voortplanten
Coherente trillingsbronnen; ze trillen met dezelfde frequentie en in fase
Bij een dubbelspleet-experiment (twee openingen in een plaat) van golven in water,
ontstaan er grijze lijnen waar destructie plaatsvindt en lijnen waar constructie van golven
plaatsvindt
Zo ontstaat een interferentiepatroon
, Bij licht ontstaat bij dit experiment ook een interferentiepatroon van afwisselende lichte
en donkere plekken
De golflengte bepaalt hoever de maxima in het interferentiepatroon uit elkaar liggen
Golf-deeltjesdualiteit; elektronen, deeltjes met een massa, gedragen zich als een golf bij het
dubbelspleet-experiment, door afwisselende lijnen te vormen
Bij een grotere snelheid, neemt de golflengte van de elektronen af (omgekeerd
evenredig)
De massa van een quantumdeeltje heeft invloed op de golflengte;
h h
λ= =
m× v p
De debroglie-golflengte ( λ ) in meters (m)
Constante van Planck (h) in joule keer seconde (J s)
Impuls (p) in kilogram keer meter per seconde (kg m/s)
De debroglie-golflengte; deze hebben alle materiedeeltjes, afhankelijk van hun impuls
Alleen te merken bij deeltjes met een hele kleine massa
Ekin is evenredig met het kwadraat van de impuls en omgekeerd evenredig met de
debroglie-golflengte
Impuls; is een maat voor de hoeveelheid beweging van een massa (p = m x v)
Paragraaf 3; Toepassingen van materiegolven
Materiedeeltjes gedragen zich als golven (dubbelspleet-experiment; alleen te merken als deeltjes in
de orde van de grootte van de spleet zijn)
Materiegolf/golffunctie = een golf die bij een materiedeeltje hoort
Golflengte is de debroglie-golflengte
Bij een grote amplitude verschijnen er veel elektronen
Als de materiegolf niet trilt; verschijnen daar geen elektronen
De golf zegt iets over de uitwijking van water boven of onder de evenwichtsstand
Licht is een trilling van elektrische en magnetische velden die zich in de ruimte uitbreidt
met de lichtsnelheid
Interferentie treedt alleen op wanneer er meerdere golven samenkomen
Elektronen; verschijnen op willekeurige plek bij dubbelspleet-experiment, maar er is nog
steeds een interferentiepatroon, hoewel ze niet met elkaar interfereren
Kansverdeling (waarschijnlijksheidsvergelijking) = het kwadraat van de golffunctie
De quantummechanica voorspelt zeer nauwkeurig wat de kansen zijn om quantumdeeltjes
ergens aan te treffen
Hoe groter de amplitude van de golffunctie, hoe groter de kans dat het dubbelspleet-
experiment voorspelt waar een quantumdeeltje te vinden is
Lichtmicroscopen hebben een beperkte resolutie; de minimale afstand d waarop twee punten in het
object nog herkenbaar als twee punten worden afgebeeld d ~ λ (resolutie ong 0,2 μm)
Elektronenmicroscoop; elektronen worden afgebogen alsof het licht is, maar kleinere golflengte
(resolutie ong 0,1 nm)
Elektrische en magnetische velden buigen elektronen af door een soort van lens
Moet in een vacuüm door het voorkomen van het verstoren van het preparaat
Twee soorten;
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller knorretje909kim. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.83. You're not tied to anything after your purchase.