1 of 27

Klas 6�Natuurkunde

WETENSCHAPSSCHOOL.NL

WETENSCHAPSSCHOOL

1

2 of 27

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 19de en 20ste eeuw.
  • We beginnen met magnetisme en eindigen met de bizarre wereld van de kwantumfysica.

WETENSCHAPSSCHOOL

2

3 of 27

Tijd voor een voorproefje…

WETENSCHAPSSCHOOL

3

4 of 27

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

5 of 27

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

6 of 27

Elektrische en magnetische velden

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

WETENSCHAPSSCHOOL

6

7 of 27

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

8 of 27

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

9 of 27

Oersted

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

WETENSCHAPSSCHOOL

9

10 of 27

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

11 of 27

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

12 of 27

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

13 of 27

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

14 of 27

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

15 of 27

En dan nu… kwantum!

WETENSCHAPSSCHOOL

15

16 of 27

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

17 of 27

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

18 of 27

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

19 of 27

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

20 of 27

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

21 of 27

Kwantum

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

WETENSCHAPSSCHOOL

21

22 of 27

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

23 of 27

Interesse gewekt? Benieuwd?

WETENSCHAPSSCHOOL

23

24 of 27

Pythagoras

WETENSCHAPSSCHOOL

24

25 of 27

SUBTITEL KOMT HIER

WETENSCHAPSSCHOOL

25

26 of 27

TITEL KOMT HIER

ONDERTITEL HIER

WETENSCHAPSSCHOOL

26

27 of 27

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