Hoofdstuk 12 Quantumwereld
De microscopische wereld is een quantumwereld.
Een grootheid is gequantiseerd als deze alleen bepaalde vaste waarden aanneemt die een veelvoud
zijn van een basishoeveelheid.
Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen straling met bepaalde frequenties uit.
De frequenties van de emissielijnen voldoen aan f = (1/m^2) - (1/n^2).
m en n zijn gehele getallen.
Een voorbeeld van een gequantiseerde grootheid is lading, met als basishoeveelheid het elementair
ladingsquantum, e.
Het ladingsquantum is zo klein dat je ervaart dat de lading een continue grootheid is bij een
paar meer e of minder e.
Het quantum van elektromagnetische straling is het foton, met energie Ef = h * f.
De absorptielijnen, of fraunhoferlijnen, bleken te worden veroorzaakt door atomen en moleculen in
de ster. De absorptielijnen komen overeen met emissielijnen van de betreffende elementen.
Bij absorptie van een foton krijgt het elektron in het atoom deze hoeveelheid energie erbij, bij
emissie raakt het elektron die energie kwijt.
Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen straling met bepaalde frequenties uit.
De frequenties van de emissielijnen voldoen aan f = (1/m^2) - (1/n^2).
m en n zijn gehele getallen.
De energieniveaus van atomen, zoals het waterstofatoom, zijn ook gequantiseerd.
Het waterstofatoom kan zich alleen in vaste energietoestanden bevinden.
Als het elektron van een hogere naar een lagere energietoestand gaat, dan zendt het atoom een
foton uit met energie gelijk aan En - Em.
Omgekeerd kan het atoom een foton opnemen als de energie van het foton overeenkomt met het
verschil in energie van de toestanden.
De energieën van de toestanden van het waterstofatoom:
En = 13,6/n^2
n is het hoofdquantumgetal.
De energiewaarden van de toestanden van waterstof zijn negatief.
Interferentie hoort onlosmakelijk bij golfverschijnselen. Het dubbelspleet-experiment is een
experiment om interferentie te onderzoeken: een bron zendt golven uit die door een barrière deels
worden tegengehouden en door de spleten gaan.
Golven vertonen buiging als de golflengte van de orde van grootte is van het obstakel of de opening
in het obstakel.
Coherente trillingsbron: ze trillen met dezelfde frequentie en doen dat in fase.
Het interferentiepatroon bevat plaatsen met volledige constructieve en destructieve interferentie.
De voorwaarde is dat de grootte van de openingen dezelfde orde heeft als de golflengte van de
golven en dat er één vaste golflengte is.
Materiedeeltjes hebben een debroglie-golflengte die je uitrekent met λ = h/p, met p de impuls.
Wanneer de snelheid veel lager is dan de lichtsnelheid, geldt voor de impuls p = m * v.
De impuls is een maat voor de hoeveelheid beging van een massa.
1
De microscopische wereld is een quantumwereld.
Een grootheid is gequantiseerd als deze alleen bepaalde vaste waarden aanneemt die een veelvoud
zijn van een basishoeveelheid.
Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen straling met bepaalde frequenties uit.
De frequenties van de emissielijnen voldoen aan f = (1/m^2) - (1/n^2).
m en n zijn gehele getallen.
Een voorbeeld van een gequantiseerde grootheid is lading, met als basishoeveelheid het elementair
ladingsquantum, e.
Het ladingsquantum is zo klein dat je ervaart dat de lading een continue grootheid is bij een
paar meer e of minder e.
Het quantum van elektromagnetische straling is het foton, met energie Ef = h * f.
De absorptielijnen, of fraunhoferlijnen, bleken te worden veroorzaakt door atomen en moleculen in
de ster. De absorptielijnen komen overeen met emissielijnen van de betreffende elementen.
Bij absorptie van een foton krijgt het elektron in het atoom deze hoeveelheid energie erbij, bij
emissie raakt het elektron die energie kwijt.
Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen straling met bepaalde frequenties uit.
De frequenties van de emissielijnen voldoen aan f = (1/m^2) - (1/n^2).
m en n zijn gehele getallen.
De energieniveaus van atomen, zoals het waterstofatoom, zijn ook gequantiseerd.
Het waterstofatoom kan zich alleen in vaste energietoestanden bevinden.
Als het elektron van een hogere naar een lagere energietoestand gaat, dan zendt het atoom een
foton uit met energie gelijk aan En - Em.
Omgekeerd kan het atoom een foton opnemen als de energie van het foton overeenkomt met het
verschil in energie van de toestanden.
De energieën van de toestanden van het waterstofatoom:
En = 13,6/n^2
n is het hoofdquantumgetal.
De energiewaarden van de toestanden van waterstof zijn negatief.
Interferentie hoort onlosmakelijk bij golfverschijnselen. Het dubbelspleet-experiment is een
experiment om interferentie te onderzoeken: een bron zendt golven uit die door een barrière deels
worden tegengehouden en door de spleten gaan.
Golven vertonen buiging als de golflengte van de orde van grootte is van het obstakel of de opening
in het obstakel.
Coherente trillingsbron: ze trillen met dezelfde frequentie en doen dat in fase.
Het interferentiepatroon bevat plaatsen met volledige constructieve en destructieve interferentie.
De voorwaarde is dat de grootte van de openingen dezelfde orde heeft als de golflengte van de
golven en dat er één vaste golflengte is.
Materiedeeltjes hebben een debroglie-golflengte die je uitrekent met λ = h/p, met p de impuls.
Wanneer de snelheid veel lager is dan de lichtsnelheid, geldt voor de impuls p = m * v.
De impuls is een maat voor de hoeveelheid beging van een massa.
1
