Btn mobile menu gray

Kwantummechanica

Sven stelde deze vraag op 24 september 2011 om 21:01.

Quote

Hallo,

Ik heb me altijd al afgevraagd wat kwantummechanica precies inhoud. Ik zag uw website en ik dacht ik stel de vraag. Daarom: Weet u wat kwantummechanica is?

B.V.D.

Reacties:

Jan
22 september 2011 om 20:57
Quote

Dag Sven,

Ik wil best proberen wat uitleg te geven. Mag ik eerst even weten wat je al van natuurkunde weet (niveau en leerjaar)?

Groet, Jan

Sven
24 september 2011 om 18:23
Quote

Hallo,

Ik zit nu in het 3e leerjaar van vwo en ik heb dus al 3 jaar natuurkunde gehad.

M.V.G.

Jan
24 september 2011 om 21:54
Quote

(wikipedia)

In de kwantumtheorie wordt de werkelijkheid op een fundamenteel andere manier benaderd dan in de klassieke natuurkunde, waarin ervan wordt uitgegaan dat er een waarnemer-onafhankelijke werkelijkheid is en natuurkundige grootheden continue variabelen zijn, die in elke gewenste combinatie gemeten kunnen worden.

In die door mij vetgemaakte stukjes zit de kern. Tja, hoe zeggen we dat simpel?

continue variabelen:

Kwantummechanica wordt nuttig om dingen op atoomschaal en kleiner te verklaren. Een wat versimpeld voorbeeld om de idee tastbaar te maken: de waterkraan. Zet je die twee keer zover dicht, dan komt er ook twee keer zo weinig water uit, want er kunnen dan maar twee keer zo weinig moleculen tegelijk door dat gat. 2,001 keer zover dicht, 2,001 x zo weinig moleculen, 2,0015 x zo dicht, dan 2,0015 keer zo weinig. Maak je een grafiek van het verband tussen de kraanopening en de hoeveelheid water die er per tijdseenheid uitstroomt, dan is dat een nette rechte grafiek door de oorsprong.

Dat is de klassieke kijk op de zaak, het maakt niet uit hoe ver achter de komma je de opening van de kraan verandert, de waterstroom verandert op dezelfde wijze mee. Kraanopening en waterstroom heten dan continue variabelen.

Draai nou echter je kraan zóver  dicht dat  de watermoleculen er nog maar nét met twee tegelijk doorkunnen. Laten we die stand even 100 noemen, en de stroom water ook even 100. Tja, nu gaat de klassieke natuurkunde de mist in. Draai de kraan namelijk naar stand 90, en dan passen er geen twee watermoleculen gelijk meer door de opening, maar maar eentje meer. En nu is de waterstroom dus niet netjes \"continu variabel\" naar 90 gedaald, maar in één klap naar 50. Draai door naar opening 80, 70, 60, 50, de waterstroom blíjft 50. En hoppa, in stand 49 komt er ineens een stroom 0 (niks) meer door. Het blijkt dan dat dat water in afzonderlijke, ondeelbare pakketjes, door die kraan stroomt. Zo'n ondeelbaar pakketje noem je een kwantum. In mijn een beetje gezocht voorbeeld is een watermolecuul zo'n ondeelbaar kwantum. Je kunt een watermolecuul niet verder delen, want dan heb je geen watermolecuul meer.

De vraag die we ons dan gaan stellen is: toen die kraan nog behoorlijk ver openstond, was de stroom toen eigenlijk wél continu variabel? En als we dan precies genoeg gemeten zouden hebben, en onze grafiek ver genoeg uitvergroot, dan was die lijn misschien wel helemaal niet zo'n mooie geleidelijk oplopende rechte. Zie de bijlage.

Zover mee?

Groet, Jan 

 

Sven
25 september 2011 om 14:26
Quote

Hallo,

Bedankt Jan zonder deze perfecte uitleg had ik zeker een heel slecht werkstuk gemaakt voor volgende week!

M.V.G.

Jan
25 september 2011 om 15:09
Quote

Wat is de bedoeling en precieze inhoud van dat werkstuk? Een derdejaars VWO-er die werkstukken over kwantummechanica gaat schrijven?

Bedenk wel dat we geen kwantummechanica loslaten op stromende kranen. Dat is maar een heel simpel verhaal om het tastbaar te maken, en zoals met alle versimpelingen gaan er dingen verloren of worden een beetje krom gepresenteerd. Maar als je met dat kraanverhaal in gedachten vervolgens gaat kijken naar bijvoorbeeld elektronenovergangen rond atomen en zo wordt wél intuïtief duidelijk waarom bijvoorbeeld een natriumlamp voornamelijk geeloranje licht uitzendt, en nog een heleboel meer verschijnselen die we met de klassieke natuurkunde (van bijvoorbeeld Newton en andere groten) niet of niet voor de volle 100% kunnen verklaren. Dat wil niet zeggen dat het werk van Newton etc. in de prullenbak kan, integendeel.

Hoe ga je trouwens die \"waarnemer-afhankelijke werkelijkheid\" van de kwantummechanica beschrijven? Want dat is een tweede zéér belangrijk verschil met de klassieke natuurkunde. Eigenlijk vind ik dat véél te heftig voor VWO-3.

Groet, Jan

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent: