Klas 6�Natuurkunde

WETENSCHAPSSCHOOL.NL

WETENSCHAPSSCHOOL

1

Klas 6: �Tijd voor moderne natuurkunde!

• Waar we in klas 4 nog vooral de klassieke Newtoniaanse natuurkunde bestudeerden, kijken we dit jaar naar onderwerpen uit de 19^de en 20^ste eeuw.
• We beginnen met magnetisme en eindigen met de bizarre wereld van de kwantumfysica.

​

WETENSCHAPSSCHOOL

2

Tijd voor een voorproefje…

WETENSCHAPSSCHOOL

3

Een systeem van de wereld

• De gravitatietheorie van Newton werd destijds geprezen als een alomvattend “systeem van de wereld.”
• Er werd gedacht dat hiermee de grootste ontdekking van het universum gedaan was.

WETENSCHAPSSCHOOL

4

Laplace en Napoleon

• Toen Napoleon aan Laplace vroeg of er ooit nog een andere Newton zou opstaan, antwoordde hij:
• “Dat is niet mogelijk. Er was maar één universum te ontdekken.”

WETENSCHAPSSCHOOL

5

Elektrische en magnetische velden

• Elektrische en magnetische fenomenen waren destijds nog onbegrepen, maar dit leken zeldzame verschijnselen.

​

WETENSCHAPSSCHOOL

6

Elektrische en magnetische velden

• De oude Grieken wisten al dat sommige materialen geladen worden als we ze langs elkaar wrijving. Met deze geladen voorwerpen konden dan kleine voorwerpen worden opgetild.
• Sommige ijzeren voorwerpen hadden magnetische eigenschappen.

WETENSCHAPSSCHOOL

7

Atomen

• Tegenwoordig weten we dat elektrische en magnetische fenomenen overal om ons heen te vinden zijn.
• En niet alleen als het gaat om moderne elektrische apparaten.
• Atomen en moleculen zelf worden bij elkaar gehouden door elektrische krachten!

WETENSCHAPSSCHOOL

8

Oersted

• Een grote doorbraak in ons begrip van elektrische en magnetisme krachten kwam toen Oersted in de 19^de eeuw aantoonde dat magneetvelden ontstonden bij het bewegen van lading (elektriciteit).

WETENSCHAPSSCHOOL

9

Faraday

• Niet veel later toonde Faraday aan dat een bewegende magneet ook zorgt voor elektriciteit.
• Wat eerst twee aparte fenomenen leken—elektriciteit en magnetisme—bleek bij nader onderzoek één fenomeen te zijn: elektromagnetisme.

WETENSCHAPSSCHOOL

10

De Maxwell-vergelijkingen

• Na deze kwalitatieve onderzoeken werd het zaak om magnetische en elektrische velden wiskundig te beschrijven.
• Dit bleek een behoorlijke opgave. Het lukte uiteindelijk Maxwell om de complete set formules op te stellen.

WETENSCHAPSSCHOOL

11

Licht

• Het werd pas echt bijzonder toen Maxwell ging uitrekenen met zijn formules wat er gebeurt als je een elektron heen en weer versnelt.
• Het bewegende elektron zorgt voor een bewegend elektrisch veld en dit zorgt weer voor een bewegend magnetisch veld en dit weer voor een bewegend elektrisch veld etc.

WETENSCHAPSSCHOOL

12

Licht

• Op deze manier ontstaat een zichzelf instant houdende elektromagnetische golf.
• Uit de formules rolde dat de snelheid van deze golf gelijk was aan c, de lichtsnelheid.
• Maxwell concludeerde hieruit dat zijn elektromagnetisch golf hetzelfde was als licht!

WETENSCHAPSSCHOOL

13

Radio

• Niet veel later liet Hertz zien dat deze EM-golven konden worden opgevangen door een antenne.
• Dit leidde uiteindelijk tot de ontdekking van de radio.
• Onze mobiele telefoons en wifi werken nog steeds op dit principe.

WETENSCHAPSSCHOOL

14

En dan nu… kwantum!

WETENSCHAPSSCHOOL

15

Kwantum!

• Nog exotischer bleek de natuur bij de ontdekking van de kwantumfysica.
• Deeltjes bleken op meerdere posities tegelijk te kunnen zijn en het bleek onmogelijk voor deeltjes om stil te staan.

WETENSCHAPSSCHOOL

16

Kwantum!

• Soms bleken deeltjes ook een “spookachtige connectie” met elkaar te hebben, zelfs als deze deeltjes zich op grote afstand van elkaar bevinden.
• Het meten van bijv. de draairichting van het ene deeltje bleek direct invloed te hebben op het andere deeltje.

WETENSCHAPSSCHOOL

17

Golven

• In veel gevallen bleek het nodig om deeltjes te beschrijven als golven.
• Hiernaast zien we een aantal elektronen die vastzitten binnen een ring ijzeratomen.
• De elektronen vormen tezamen een staande golf.

WETENSCHAPSSCHOOL

18

Deeltjes

• Als we de positie van elektronen meten, dan verschijnen deze elektronen echter op specifieke plaatsen op de detector, alsof het toch om deeltjes gaat.
• Dus hebben we hier te maken met deeltjes of golven? Of een beetje van beide?

WETENSCHAPSSCHOOL

19

Bohr

• De kwantummechanica bleek zo’n vreemde theorie te zijn dat één van de grondleggers, Niels Bohr, stelde:
• “Als je niet complete verward raakt door de kwantummechanica, dan heb je het niet begrepen.”

WETENSCHAPSSCHOOL

20

Kwantum

• Toch geeft de kwantumfysica ons de beste beschrijving van de materie waaruit de gehele wereld bestaat.
• We leven in een kwantumwereld!

WETENSCHAPSSCHOOL

21

Kwantum

• Sterker nog, de kwantummechanica is de best geteste theorie die de mensheid ooit geproduceerd heeft.
• Bij een aantal metingen blijkt de theorie in overeenstemming met de praktijk tot aan 13 significante cijfers! �(g/2 = 1.00115965218085 (76))

​

WETENSCHAPSSCHOOL

22

Interesse gewekt? Benieuwd?

WETENSCHAPSSCHOOL

23

Pythagoras

• …

WETENSCHAPSSCHOOL

24

…

SUBTITEL KOMT HIER

WETENSCHAPSSCHOOL

25

TITEL KOMT HIER

ONDERTITEL HIER

…

WETENSCHAPSSCHOOL

26

HIER KOMT DE TITEL

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut gravida eros erat. Proin a tellus sed risus lobortis sagittis

​

WETENSCHAPSSCHOOL

27