Wb 2.4 Golven en deeltjes

1
Project Moderne Natuurkunde, oktober 2005
Werkblad 2.4: Golven en Deeltjes (leerlingversie)
In de opstelling in figuur 1a worden deeltjes of golven door een dubbele spleet geschoten. Figuur
1d toont een mogelijk resultaat: een scherm dat getroffen is door 70.000 elektronen.
figuur 1
Een opstelling met de dubbele spleet.
Wat er op het scherm te zien is hangt onder andere af van de afstand tussen de spleten en van de
objecten waarmee geschoten wordt. In figuur 2A is een patroon te zien dat gemaakt is door
kogeltjes die werden geschoten door twee spleten die een eindje uit elkaar staan. Het resultaat is
een afbeelding van de spleten op het scherm. In figuur 2B is een patroon afgebeeld dat ontstaat bij
de proef van Young: licht dat valt door twee smalle spleten die vlak bij elkaar staan.
figuur 2
Deeltjes en golven
A: kogeltjes
B: licht
2
Project Moderne Natuurkunde, oktober 2005
Vragen
Lijkt plaatje 1d meer op 2A of op 2B? Leg uit
waarom.
Antwoorden
1. Welk van de twee plaatjes 2A of 2B
laat/laten interferentie zien? Omcirkel een
van de antwoorden a)...d) en leg uit.
a) A
b) B
c) A en B
d) Geen van
beide
In de volgende vragen wordt telkens op verschillende manieren of met verschillende objecten
op spleten geschoten. De afstand d tussen de spleten noemen we groot als hij groot is ten
opzicht van de De Broglie-golflengte en klein als hij van dezelfde orde van grootte is.
Leg in alle gevallen uit of het beeld op het scherm meer lijkt op 2A of op 2B.
2. Een bundel rood licht valt op twee spleten
met kleine d.
3. De lichtsterkte wordt in deze opstelling
zodanig verminderd dat de fotonen één
voor één door de spleten gaan. Er wordt
toch een patroon opgenomen, door een film
op het scherm te plakken en de opstelling
enkele dagen te laten staan.
4. Een bundel elektronen valt op twee spleten
met kleine d.
5. De intensiteit van de bundel wordt zodanig
verminderd dat de elektronen één voor één
worden afgeschoten.
6. Een bundel elektronen valt op twee spleten
met grote d.
7. Een bundel rood licht valt op twee spleten
met grote d.
8. Vat de resultaten samen
3
Project Moderne Natuurkunde, oktober 2005
figuur 4
Een lichtbundel wordt opgesloten tussen twee
perfecte spiegels. De golffunctie van een foton
in deze bundel is in figuur 4 afgebeeld, op een
aantal verschillende tijdstippen.
De plaats van het foton wordt gemeten door in
de bundel korte tijd een stukje fotogevoelig
materiaal te plaatsen.
9. Geef in de figuur aan waar de kans om het
foton aan te treffen het grootst is.
10. Geef ook aan waar de kans het kleinst is.
11. Teken in figuur 5 enkele mogelijke
golffuncties met andere golflengten dan het
foton in figuur 5.
figuur 5