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;
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper knorretje909kim. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,49. Je zit daarna nergens aan vast.