Van bestaande demo naar nieuwe natuurkunde?

Van bestaande demo naar nieuwe natuurkunde? visualisaties - analogiën
1)
Bij behandeling elektriciteit:
Benjamin Franklin 1749: vlieger oplaten in de bliksem
nabootsen met Van der Graaf-generator; zie ook Mythbusters aflevering Franklin’s kite
Theodoor Wulf 1907 en Victor Hess 1911-1912 electroscoop in luchtballon
juist meer straling – lading bij grotere hoogte n.a.v. ontladen elektroscoop
nabootsen met (goede) elektroscoop en TL-starter of Van der Graaf generator
(evt elektroscoop in de zon of niet, evt effect testen met lucifervlam in de buurt)
Proef van Robert E Millikan 1906-1914: Fel houdt Fz en Fopw in evenwicht (m/q = (ΔU/d) / g)
massabepaling door oliedruppeltjes die even snel blijven vallen;
als v = vmax = Δs/Δt dan geldt (met Stokes: Fw = 6·η·R·vmax en m = 4/3·π·R3·ρolie)
ΣF = 0 dan Fz-Fopw = Fw dan 4/3·π·R3·(ρolie–ρlucht) ·g = 6·η·R·vmax)
R2 = 6· η· vmax / (4/3·π·(ρolie–ρlucht) ·g)
druppeltjes laten zweven tussen twee condensatorplaten (Fw = 0 N)
Fz-Fopw = Fel dan q = 4/3·π·R3·(ρolie–ρlucht)·g / E met E = ΔU/d (V/m = N/C)
PWS Simon Besters, Marcel Cleijsen, Maarten Nieuwenhuijze 2003 KU Leuven
http://www.havovwo.nl/vwo/vna/bestanden/vnawipws2.pdf
http://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw
http://www.youtube.com/watch?v=UFiPWv03f6g
samen met de q/m ratio van Thomson (zie hieronder) kon me bepaald worden
Simulatie (naast applet of youtube): zwevende (opgewreven) rubberballon of papiersnippers
boven geladen bol (van der Graaf – bandgenerator of elektriseermachine van Wimshurst)
ingekomen opm: bij de proef van J J Thomson (zie onder bij opstelling Helmholz)
verzamelde hij de lading op de plaat, voor de massa telde hij het aantal druppeltjes
dus bolletjes met bekende grootte en dan m = 4/3·π·R3·ρ of evt wegen plaat voor / na
Hendrik Antoon Lorentz en zijn assistent Pieter Zeeman ontdekten in Leiden in 1896, 28
november, via de verbreding in een magneetveld van de gele spectraallijnen (“Zeemaneffect”) van brandend keukenzout dat m/mH = 1/1600 (zie ook glas-in-loodraam Leiden)
2)
Bij behandeling Lorentzkracht en inductie koppelen bellenvat foto’s, ontdekking e
Afbuigen geladen deeltjes in magneetveld geeft verhouding m/q
nabootsen met staafmagneet en oscilloscoop (of oude TV)
Helmholz-spoelen opstelling (ook vergelijken afbuiging door E-veld)
R = m·v / q·B resp R = m·v2/q·E = m·v2/ (q·E); als R gelijk dan v = E/B
Proef van Joseph John Thomson: snelheid bepalen geladen deeltje door E- en B-veld
te schieten met rechte baan; uit Fe = q·E = FL = B·q·v volgt v = E/B = (ΔU/d) / B
Δy = ½ ·ay·(Δt)2 = ½ (q·E/m) (L2/v2) = ½ q· B2·L2 / (m·E)
met L horizontale afstand tussen condensatorplaat; dan is
q/m = Δy·E / (½ · B2·L2 ) = 1,758820·1011 C/kg en m/mH = 1/1700 (tegenw = 1/1837)
m/e = ½ ·B2·L2 / (E ·Δy) in T2m2/V = 5,68563·10–12 kg/C (7 augustus 1897)
http://virtueelpracticumlokaal.nl/thomson_nl/thomson_nl.html
http://webster.aip.org/history/electron/jjhome.htm (m/e = 1.1 – 1,3·10–7 oude eenheden
http://web.lemoyne.edu/~giunta/thomson1897.html
1,2·10-7 · 0,4738·10–4 T2m2/V
3)
Bij behandeling atoomfysica en spectraallijnen:
Scintillatie-detectie simulatie: TL-lamp op laten lichten zonder stopcontact
TL-lamp in magnetron (met glas water erbij), TL lamp + van der Graaf generator of (tweede)
TL-starter >> PS de meeste bliksems worden op gang gebracht door cosmische straling!!
PS de frequentie (kleur) van de lichtflits geeft informatie over de energie-sprong…
Simulatie Geiger-Müller teller: luidspreker opstelling
en van der Graaf generator of vonken maken bij aansluitdraad luidspreker
4)
Bij behandeling kernreacties, β-verval en K-vangst
zie Dirk Hoekzema en Ed van den Berg; PMN syllabus behandeling varianten van:
de beta-verval reactie zoals die in de U- en Th – vervalreeks voorkomt
n → p + e + anti-νe
//
n + νe → p + e
//
n + e+ → p + anti-νe
dus met X(νe)- en X(e)- en verder met C-, T-, symmetrie, Feynman-diagram
en behoud lading, behoud baryon- , leptongetallen
dus mooi aanknopingspunt voor verder erop ingaan op deeltjesfysica
zie ook
http://www.fisme.science.uu.nl/mn/bestanden/NVOX_Deeltjes_lessen_1.pdf
http://www.fisme.science.uu.nl/mn/bestanden/NVOX_Deeltjes_lessen_2.pdf
vr gr Vincent J M Meulenbroek
email [email protected] of [email protected]