Natuurkunde hoofdstuk 12 Quantumwereld
§1. Quanta
Elektrische stroom bestaat uit elektronen die van de min- naar de pluspool stromen. Elk
elektron heeft een lading gelijk aan -ℯ (elementair ladingsquantum). Het bijzondere is dat
elke hoeveelheid lading een veelvoud is van dat quantum: de lading is gequantiseerd.
Elektromagnetische straling is ook gequantiseerd; de straling bestaat uit fotonen. Dit zijn
energiepakketjes met de energie ℎ ∙ 𝑓. Fotonen gedragen zich in veel opzichten als deeltjes.
Als het elektron van een hogere naar een lagere energietoestand gaat, dan zendt het atoom
een foton uit met energie gelijk aan het verschil tussen de energietoestanden. Omgekeerd
kan het atoom een foton opnemen als de energie van het foton overeenkomt met het verschil
in energie van de toestanden. Bohr leidde een verband af voor de energieën van de
13,6
toestanden van een atoom: 𝐸𝑛 = − . Hierin is n het hoofdquantumgetal genoemd, omdat
𝑛2
de energietoestand van het atoom hierdoor wordt bepaald.
Adsorptielijnen en emissielijnen worden veroorzaakt door atomen en moleculen in een ster.
13,6 1 1
Een spectrum vertoont regelmaat; 𝑓 = (𝑚2 − 𝑛2 ).
ℎ
13,6 13,6
𝐸𝑓 = −∆𝐸 = − (ℎ𝑖𝑒𝑟𝑖𝑛 𝑖𝑠 𝑛 𝑔𝑟𝑜𝑡𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑚).
𝑚2 𝑛2
§2. Materiegolven
Voor interferentie zijn minimaal twee trillingsbronnen nodig. Als op een bepaald punt in de
ruimte de twee golven samenkomen en elkaar versterken, is dat constructieve interferentie.
Als de twee golven elkaar uitdoven, is dat destructieve interferentie.
Het dubbelspleet-experiment wordt gebruikt om interferentie te onderzoeken. Een bron zet
golven uit die door een barrière worden tegengehouden. In de barrière zitten twee
openingen. Het experiment is te doen bij watergolven, licht en elektronen.
Water: Als golven een opening tegenkomen, gaan ze in het midden
ongestoord verder, maar aan de randen treedt buiging op. Als de opening
kleiner is dan de golflengte van de golven, dan treedt alleen buiging op en
laat de opening cirkelvormige golven door. Het zijn net twee coherente
trillingsbronnen: ze trillen met dezelfde frequentie en doen dat in fase.
Er vindt destructieve en constructieve interferentie plaats; altijd op
dezelfde plek. Daardoor wordt een interferentiepatroon zichtbaar. Dit is te
verklaren door de eigenschappen van watergolven. Constructieve
interferentie (donkere vlakken) komt door dezelfde afstand naar opening 1
en 2 (P) of een heel aantal golflengten verschil in dat punt. Destructieve interferentie (lichte
vlakken) komt door een verschil in afstand van opening 1 en 2 (Q). De golven doven elkaar
dan uit. Er zijn dus punten die nooit trillen (knopen) en punten die versterkt trillen (buiken).
§1. Quanta
Elektrische stroom bestaat uit elektronen die van de min- naar de pluspool stromen. Elk
elektron heeft een lading gelijk aan -ℯ (elementair ladingsquantum). Het bijzondere is dat
elke hoeveelheid lading een veelvoud is van dat quantum: de lading is gequantiseerd.
Elektromagnetische straling is ook gequantiseerd; de straling bestaat uit fotonen. Dit zijn
energiepakketjes met de energie ℎ ∙ 𝑓. Fotonen gedragen zich in veel opzichten als deeltjes.
Als het elektron van een hogere naar een lagere energietoestand gaat, dan zendt het atoom
een foton uit met energie gelijk aan het verschil tussen de energietoestanden. Omgekeerd
kan het atoom een foton opnemen als de energie van het foton overeenkomt met het verschil
in energie van de toestanden. Bohr leidde een verband af voor de energieën van de
13,6
toestanden van een atoom: 𝐸𝑛 = − . Hierin is n het hoofdquantumgetal genoemd, omdat
𝑛2
de energietoestand van het atoom hierdoor wordt bepaald.
Adsorptielijnen en emissielijnen worden veroorzaakt door atomen en moleculen in een ster.
13,6 1 1
Een spectrum vertoont regelmaat; 𝑓 = (𝑚2 − 𝑛2 ).
ℎ
13,6 13,6
𝐸𝑓 = −∆𝐸 = − (ℎ𝑖𝑒𝑟𝑖𝑛 𝑖𝑠 𝑛 𝑔𝑟𝑜𝑡𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑚).
𝑚2 𝑛2
§2. Materiegolven
Voor interferentie zijn minimaal twee trillingsbronnen nodig. Als op een bepaald punt in de
ruimte de twee golven samenkomen en elkaar versterken, is dat constructieve interferentie.
Als de twee golven elkaar uitdoven, is dat destructieve interferentie.
Het dubbelspleet-experiment wordt gebruikt om interferentie te onderzoeken. Een bron zet
golven uit die door een barrière worden tegengehouden. In de barrière zitten twee
openingen. Het experiment is te doen bij watergolven, licht en elektronen.
Water: Als golven een opening tegenkomen, gaan ze in het midden
ongestoord verder, maar aan de randen treedt buiging op. Als de opening
kleiner is dan de golflengte van de golven, dan treedt alleen buiging op en
laat de opening cirkelvormige golven door. Het zijn net twee coherente
trillingsbronnen: ze trillen met dezelfde frequentie en doen dat in fase.
Er vindt destructieve en constructieve interferentie plaats; altijd op
dezelfde plek. Daardoor wordt een interferentiepatroon zichtbaar. Dit is te
verklaren door de eigenschappen van watergolven. Constructieve
interferentie (donkere vlakken) komt door dezelfde afstand naar opening 1
en 2 (P) of een heel aantal golflengten verschil in dat punt. Destructieve interferentie (lichte
vlakken) komt door een verschil in afstand van opening 1 en 2 (Q). De golven doven elkaar
dan uit. Er zijn dus punten die nooit trillen (knopen) en punten die versterkt trillen (buiken).
