Keerpunten 2009

Keerpunten 2009
De Kleinste Deeltjes
A.P. Colijn
Vooruitblik
Krachten:
1. Zwaartekracht
2. Elektromagnetisme
3. Zwakke kracht
4. Sterke kracht
2
I: De Kleinste Deeltjes - 1895
Klassieke Natuurkunde
Het einde van de 19e eeuw
• De Klassieke Natuurkunde
– Zwaartekracht - Newton
– Electromagnetisme – Maxwell, …
– Thermodynamica – Boltzman, ….
• Atomen als Bouwstenen
Zwaartekracht
a
5
Zwaartekracht
m1
m2
ar
GN m1m2 ˆ
r
Fg
2
r
GN  6.7 1011 m3kg 1s 2
6
7
Elektriciteit
+ en eboniet
Elektriciteit
glas
Er is een kracht die “iets” doet met
elektrische lading :
+
+
+
1.
+ en + lading stoten elkaar af
2.
- en – lading stoten elkaar af
3.
+ en – lading trekken elkaar
aan
Elektrische lading komt in brokjes: kleinste
eenheid is elektron lading.
8
q1
q2
Elektriciteit
r
q
1 q1q2 ˆ
r
Fq
2
4 0 r
1
 9 109 Nm2C 2
4 0
9
Magnetisme
College "Keerpunten" Universiteit van
Amsterdam 2004/2005 (Frank Linde)
10
Magnetisme
I1I 2
F
r
N
Z
N
Z
N
N
Z
Z N
Z
N
N
N
Z
Z N
Z N
Z N
Z
Z N
Z
N
N
Z
11
Z N
Z
Elektro-Magnetisme
  E   / 0
B
 E  
t
B  0
E
  B   0 J   0 0
t
12
Het Atoom
Het Periodiek Systeem
13
Hoe groot? 30-300·10-12m
Het Atoom
Hoe zwaar? 1.7·10-27 – 4.5·10-25 kg
Hoe veel? 1g waterstof = 6·1023 atomen
Getal van Avogadro = 6 1023
14
beweging
I. Brownse
Atomen: realiteit of fictie?
15
microscopie
II. Electron
Atomen: realiteit of fictie?
College "Keerpunten" Universiteit van
Amsterdam 2004/2005 (Frank Linde)
16
tunnel microscopie
III. Scanning
Atomen: realiteit of fictie?
17
IV: Collegezaal
Experiment
Atomen: realiteit of fictie?
Stap1: maak klein stukje hand nat
Stap2: blaas erover
Observatie: …………
Verklaring met atoommodel!
V: Thermodynamica
Atomen: realiteit of fictie?
Temperatuur:
T  Ebeweging
Heel veel atomen samen:
pV  nRT
Experiment
&
Theorie
Structuur van het Atoom
20
Structuur van het Atoom: Het Elektron
e/m = 1.761011 C/kg
Thomson
1897
Thomson
(1856-1940)
(e/mp = +0.96108 C/kg)
21
Structuur van het Atoom: Het Elektron
qe = 1.60217646  1019 C
Millikan 1900
22
Botsen op Atomen: Hypothese van Thomson
Botsen op Atomen: Resultaat van Rutherford
Ernest Rutherford (1871-1937)
1. α
2. atoomkern
3. proton
“All science is either physics
or stamp collecting”
Bohr’s atoom model
n=5
4
3
2
1
Balmer serie
College "Keerpunten" Universiteit van Amsterdam 2004/2005 (Frank Linde)
26
μm
1

0.0
Paschen
3
Balmer
En  
13.6
n
2
1

1



 2
 10.97
2
1
n 

μm
1
eV
μm
2
quantumgetal n
 1
1 

 2  2  10.97
2

n


Lyman
1.5
3.4
bindingsenergie (eV)
 1
1 

 2  2  10.97
3
n 

1
1
13.6
27
eV
Natuurkunde
Herzien
Planck
De Broglie
Bohr
Heisenberg
In de natuurkunde is bijna alles al
ontdekt. Alles dat overblijft is het
vullen van een paar gaten.
• Quantum mechanica
• Relativiteitstheorie
Einstein
Schrodinger