Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Kwantumfysica

Dovnload 297.76 Kb.

Kwantumfysica



Pagina1/14
Datum15.06.2017
Grootte297.76 Kb.

Dovnload 297.76 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

home

Brug tussen het onderzoek in modern fysica


en het ondernemen in nanotechnologie


Kwantumfysica


De fysica van het kleine
met de grote toepassingen





Fysica 3de jaar
Geïntegreerde leerstofmodule Moderne Fysica 3-1


Renaat Frans, Laura Tamassia

http://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/88x31.png






Quantum Spin-Off is funded by the European Union under the LLP Comenius programme
(540059-LLP-1-2013-1-BE-COMENIUS-CMP).

Renaat Frans, Hans Bekaert, Laura Tamassia
Contact: renaat.frans@khlim.be european lifelo,g learning programme

The Quantum Spin-Off project deals with the area of nanosciences.



The aim of each learning station is to give students (and their teachers) a first view into the concepts of modern quantum physics on an inquiry manner. Also the connection and growing societal relevance to numerous (nano)applications is shown.

These learning stations, films, ICT materials and teacher guidelines are available on www.quantumspinoff.eu



The learning stations were developed within the EU Comenius project Quantum SpinOff.

Project partners 

(P1) Katholieke Hogeschool Limburg vzw - KHLIM

(P2) Interuniversity Microelectronics Centre - IMEC

(P3) University of Hasselt - IMO-IMOMEC

(P4) Fachhochschule Nordwestschweiz - FHNW

(P5) University of Basel - UNIBAS

(P6) Ellinogermaniki Agogi - EA

(P7) Ethniko Idryma Erevnon - NHRF

(P8) University of Tartu - UT

(P9) European Schoolnet

(P10) Nanosurf AG

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)http://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/88x31.png

Under the following terms:



  • Attribution — You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.

  • NonCommercial — You may not use the material for commercial purposes.

You can:

  • Share — copy and redistribute the material in any medium or format

  • Adapt — remix, transform, and build upon the material

The licensor cannot revoke these freedoms as long as you follow the license terms.

You have to refer to this work as follows:



Frans R., Tamassia L. (2014) Quantum SpinOff Learning Stations. Centre for Subject Matter Teaching, KHLim Katholieke Hogeschool Limburg, Diepenbeek, Belgium
Following learning materials can be used in addition to the learning stations:

MOVIES

Following movies can be interesting to use in the classroom:

  • Science movie: Nanoyou - An introduction to the strange new world of Nanoscience, narrated by Stephen Fry. (Source: http://nanoyou.eu/)

  • Visit the cleanroom of Imec: http://vimeo.com/80567552  (Source: IMEC)

  • The hunt for Higgs: http://www.youtube.com/watch?v=r4-wVzjnQRI (Source: BBC)

  • song: particle of light (Source: Carice van Houten)

 

SIMULATIONS

Following simulations are a selection of the result of the PhET™ project at the University of Colorado with topics related to quantum physics and its technological applications.

screenshot of the simulation fotoelektrisch effect
Photoelektric effect


screenshot of the simulation kwantumtunnelling en golfdeeltjes
Quantum Tunneling and Wave Packets


screenshot of the simulation quantum bindingstoestanden
Quantum Bound States


screenshot of the simulation kwantum golfinterferentie
Quantum Wave Interference


screenshot of the simulation lasers
Lasers


screenshot of the simulation neonverlichting en andere ontladingslampen
Neon lights & Other Discharge Lamps


screenshot of the simulation boventonen
Fourier: Making waves


screenshot of the simulation vereenvoudigd mri
Simplified MRI


screenshot of the simulation modellen van een waterstofatoom
Models of the Hydrogen Atom


screenshot of the simulation stern-gerlach
Stern-Gerlach experiment


screenshot of the simulation geleidingsvermogen
Conductivity


screenshot of the simulation halfgeleiders
Semiconductors


screenshot of the simulation rutherford verstrooiing
Rutherford scattering


screenshot of the simulation davisson-germer: electron diffraction
Davisson-Germer: Electron Diffraction


screenshot of the simulation blackbody-spectrum
blackbody-spectrum


screenshot of the simulation covalente bindingen (dubbele potentiaalputten)
Double Wells and Covalent Bonds


screenshot of the simulation bandstructuur
Band Structure


screenshot of the simulation betaverval
Beta Decay


screenshot of the simulation alfaverval
Alpha Decay


screenshot of the simulation kernsplitsing
Nuclear Fission






Deel 1: Concepten van de KwantumFysica

1.Learning station I:
Onbegrijpelijke fenomenen? 7


1De notie van baan in de klassieke mechanica 7

2Het verlies van het begrip baan: het dubbelspleet experiment voor elektronen 8

2.aDoor welke spleet gaat het elektron? 8

2.b2-spleten experiment elektronen: dualiteit deeltje-golf 10

2.cDubbelspleet experiment met grote moleculen 11



3Karakteristieke emissie- en absorptiespectra van elementen 11

3.aKleuren typisch voor een chemisch element 11

3.bDiscrete emissielijnen uit atomen 12

3.cDiscrete Absorptielijnen 14



4Hoe deze discrete spectraallijnen verklaren? 14

2.Learning station II:
Wat is licht? 18


1Bestaat licht uit een stroom deeltjes? 18

1.aNewtons deeltjestheorie voor licht 18

1.bFoucaults experiment vergeleek de lichtsnelheid in lucht met die in water. 21

2Bestaat licht uit golven? 21

2.aDe veronderstellingen van Christiaan Huygens 21

2.bHoe kan het dat lichtstralen elkaar kunnen kruisen? 22

2.cWelke uitwijking ontstaat op de plaatsen waar afzonderlijke golven samenkomen? 23

2.dGolffront, golflengte, periode 23

2.eSnelheid van een golf 25



3Hoe Huygens eigenschappen van licht kon verklaren 25

3.aHet principe van Huygens 25

3.bWeerkaatsing en breking verklaren met golftheorie 26

3.cDiffractie verklaren met golftheorie 27



4Het 2-spleten experiment voor licht 28

4.aWaarom ontstaan er maxima en minima in het 2-spleten experiment? 28

4.bVerschillende weglengte, andere fase 29

3.Learning station III:
Wat golft er bij licht? 30


1Mechanische golven 30

1.aDe bron van mechanische golven 30

1.bMedium nodig? 31

1.cVoortplanting en uitwijking in zelfde zin of andere zin? 31

1.dVerplaatsen deeltjes zich met een golf mee? 32

1.eDe bron van lichtgolven 33



2Intermezzo: Zijn er trillingen die zich niet herhalen? 33

1.Ga naar www.sillanumsoft.org download het programma Visual Analyser. 34

4.Installeer het programma op je PC en start het. 34

5.Plug een micro in op de daarvoor voorzien ingang op je PC 34

6.Druk op de knop ‘ON’ linksboven in je VA-venster. 34

7.Druk op Settings (linksboven in je VA) 34

8.Kijk na onder Settings -> In/Out Device of je microfoon als ingang geselecteerd staat 34

2.Maak een toon en een geluid dat geen toon is (fluit bv. voor de toon of klap in je handen voor het geluid dat geen toon is) 34

3.Bekijk trilling in de tijd in het bovenste meetvenster van VA 34

9.Herhaal dit voor verschillende tonen en verschillende geluiden. Neem eventueel een fluit of een ander muziekinstrument om toon 34

2Licht: wat golft er? 36

2.aKracht(velden) die werken door het vacuüm 36



1.……………………………………… 37

2.……………………………………… 37

3.……………………………………… 37

2.bVelden die veranderen in de tijd: golven van een veld 38

2.cElektromagnetische golven 40

10.Learning station IV:
Deeltje-golf dualiteit –
kwanta van velden 42


1Dubbelspleet experiment met licht van lage intensiteit 42

2Kwantumtheorie van licht en materie 44

2.aElektromagnetische golven en energiekwanta: fotonen 44

2.bMateriegolven en kwanta 45

3Kwantumvelden 46

11.Learning station V:
De emissielijnen van waterstof verklaard met kwantummechanica 48


1Discrete emissiespectra van elementen verklaard? 48

2De formule van Balmer 49

3Golven en gehele getallen: staande golven 51

3.aStaande golven op een snaar 52



4Staande elektronengolven in het waterstofatoom 55

5Emissielijnen van waterstof berekenen met kwantumfysisch atoommodel 59

6Interpretatie van de formule van Balmer 61


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

  • Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
  • Deel 1: Concepten van de KwantumFysica
  • 3Karakteristieke emissie- en absorptiespectra van elementen 11
  • 2Bestaat licht uit golven 21
  • 3Hoe Huygens eigenschappen van licht kon verklaren 25
  • 3.Learning station III: Wat golft er bij licht 30 1Mechanische golven 30
  • 2Intermezzo: Zijn er trillingen die zich niet herhalen 33 1.Ga naar www.sillanumsoft.org download het programma Visual Analyser. 34
  • 6.Druk op de knop ‘ON’ linksboven in je VA-venster. 34 7.Druk op Settings (linksboven in je VA) 34
  • 3.Bekijk trilling in de tijd in het bovenste meetvenster van VA 34
  • 1.……………………………………… 37 2.……………………………………… 37 3.……………………………………… 37
  • 10.Learning station IV: Deeltje-golf dualiteit – kwanta van velden 42 1Dubbelspleet experiment met licht van lage intensiteit 42
  • 11.Learning station V: De emissielijnen van waterstof verklaard met kwantummechanica 48 1Discrete emissiespectra van elementen verklaard 48
  • 4Staande elektronengolven in het waterstofatoom 55 5Emissielijnen van waterstof berekenen met kwantumfysisch atoommodel 59

  • Dovnload 297.76 Kb.