Inloggen

Dualiteit
vwo 2024, 2e tijdvak, opgave 3




Vraag 16

De pijl op het scherm wijst naar een gedeelte waar geen straling te zien is (donker). Kennelijk doven de golven elkaar uit en is er sprake van destructieve interferentie.

Vraag 17

  • Golfverschijnselen, zoals buiging, treden alleen op als de golflengte van dezelfde orde van grootte of groter is dan de afmetingen van de opening waar de straling doorheen gaat. Licht heeft een golflengtes tussen de 400 nm en 700 nm. De breedte van de spleten mag dus niet veel groter zijn dan deze golflengtes en kan dus maximaal ∼1 μm zijn (1000 nm).
  • Als er geen buiging zou zijn zouden de fotonen die op een van beide spleten vallen gewoon rechtdoor bewegen. Op het scherm zouden twee strepen te zien zijn corresponderend met fotonen die door de ene, of door de andere spleet zijn gegaan.


Vraag 18

De fotonenergie van licht met een golflengte van 635 nm berekenen we met Ef = hc/λ.

Ef = 6,626·10-34 · 2,9979·108 / 635·10-9 = 3,1282·10-19 J

Het vermogen van het licht dat uit het filter komt is 5·10-10 Joule per seconde. Het aantal fotonen per seconde is dan

5·10-10 / 3,1282·10-19 = 1,5984·109 fotonen·s-1.

De tijd tussen elke foton en het volgende foton is dan gemiddeld 1 / 1,5984·109 = 6,2564·10-10 s.

Tussen het filter en de dubbelspleet zit 15 cm. De tijd die fotonen over deze afstand doen berekenen we met de lichtsnelheid:

t = s/v = 0,15 / 2,9979·108 = 5,0·10-10 s

Dit betekent dat het foton al de overkant bereikt heeft als het volgende foton er aan komt. Het percentage van de tijd dat zich gemiddelde een foton tussen het filter en de dubbelspleet bevindt is dan

5,0·10-10 / 6,2564·10-10 = 79,9%

Gemiddelde zal zich dus afgerond één foton tussen het filter en de dubbelspleet bevinden.

Vraag 19

De kans kun je berekenen door het oppervlak onder de grafiek tussen 43 en 55 te delen door het totale oppervlak onder de grafiek. Omdat het hier om discreet telbare gebeurtenissen gaat kunnen we hiervoor het aantal fotonen tussen 43 en 55 optellen en delen door het totaal aantal fotonen (1,0·1010).

Vraag 20

Detector 43 t/m 55 zijn in totaal 13 detectoren. Als de fotonen willekeurig verdeeld zouden worden over de 100 detectoren zou inderdaad 13% van de fotonen op de detectoren 43 t/m 55 vallen. Maar de verdeling van de fotonen is hier juist niet willekeurig maar zal het patroon volgen zoals dat in figuur 3 te zien is.Het aantal fotonen dat op de detectoren 43 t/m 55 valt zal dus veel groter zijn dan 13% en Bente heeft dus geen gelijk.

Vraag 21

  • Het ontstaan van het interferentiepatroon zoals zichtbaar op het scherm in figuur 1 en de grafiek in figuur 3 is een typisch golfverschijnsel en kan alleen bij golven optreden.
  • Het detecteren van individuele fotonen zoals gebeurt in de detectoren laat zien dat licht bestaat uit fotonen (deeltjes)









dualiteit-1



Vraag over "Dualiteit"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Dualiteit

Over "Dualiteit" zijn nog geen vragen gesteld.