H12 Quantumwereld
1 Quanta
De quantummechanica zijn de natuurwetten die worden gebruikt voor kleinere schalen.
Een grootheid is gequantiseerd als deze alleen bepaalde vaste waarden aanneemt die
een veelvoud zijn van een basishoeveelheid. Een voorbeeld daarvan is het elementair
ladingsquantum e. Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen
straling met bepaalde frequenties uit. Ook energieniveaus van atomen, zoals het
waterstofatoom, zijn gequantiseerd.
Bohr leidde een verband af voor de energieën van de toestanden van het
waterstofatoom:
13,6
- En =
n2
En = de energie van de n-toestand van het waterstofatoom in elektronvolt
(eV)
n = een heel getal
Het quantum van elektromagnetische straling is het foton, met energie:
- Ef = h ∙ f
h = constante van Planck
f = frequentie in Hertz
2 Materiegolven
Interferentie hoort onlosmakelijk bij golfverschijnselen. Het dubbelspleet-experiment is een
eenvoudige opstelling om interferentie te onderzoeken. Golven vertonen buiging als
de golflengte van de orde van grootte is van het obstakel of de opening in het
obstakel. Het interferentiepatroon in het dubbelspleet-experiment 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 (golflengte van elektronen) die je
uitrekent met:
h h
- λ= =
m∙ v p
p = impuls in kilogram keer meter per seconde (kg m s−1 )
h = constante van Planck in joule keer seconde (J s)
m = massa in kilogram (kg)
v = de snelheid in meter per seconde (m s−1 )
Wanneer de snelheid veel lager is dan de lichtsnelheid, geldt voor p = m ∙ v.
3 Betekenis en toepassing van materiegolven
Het interferentiepatroon van elektronen in het dubbelspleet-experiment is te
verklaren door de elektronen te laten beschrijven met een golf. Deze golf wordt voor
materiedeeltjes een materiegolf of golffunctie genoemd. De amplitude van de golffunctie
1 Quanta
De quantummechanica zijn de natuurwetten die worden gebruikt voor kleinere schalen.
Een grootheid is gequantiseerd als deze alleen bepaalde vaste waarden aanneemt die
een veelvoud zijn van een basishoeveelheid. Een voorbeeld daarvan is het elementair
ladingsquantum e. Spectra van atomen zijn ook gequantiseerd: ze zenden alleen
straling met bepaalde frequenties uit. Ook energieniveaus van atomen, zoals het
waterstofatoom, zijn gequantiseerd.
Bohr leidde een verband af voor de energieën van de toestanden van het
waterstofatoom:
13,6
- En =
n2
En = de energie van de n-toestand van het waterstofatoom in elektronvolt
(eV)
n = een heel getal
Het quantum van elektromagnetische straling is het foton, met energie:
- Ef = h ∙ f
h = constante van Planck
f = frequentie in Hertz
2 Materiegolven
Interferentie hoort onlosmakelijk bij golfverschijnselen. Het dubbelspleet-experiment is een
eenvoudige opstelling om interferentie te onderzoeken. Golven vertonen buiging als
de golflengte van de orde van grootte is van het obstakel of de opening in het
obstakel. Het interferentiepatroon in het dubbelspleet-experiment 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 (golflengte van elektronen) die je
uitrekent met:
h h
- λ= =
m∙ v p
p = impuls in kilogram keer meter per seconde (kg m s−1 )
h = constante van Planck in joule keer seconde (J s)
m = massa in kilogram (kg)
v = de snelheid in meter per seconde (m s−1 )
Wanneer de snelheid veel lager is dan de lichtsnelheid, geldt voor p = m ∙ v.
3 Betekenis en toepassing van materiegolven
Het interferentiepatroon van elektronen in het dubbelspleet-experiment is te
verklaren door de elektronen te laten beschrijven met een golf. Deze golf wordt voor
materiedeeltjes een materiegolf of golffunctie genoemd. De amplitude van de golffunctie
