Inloggen

Dubbelspleet-experiment

Wanneer een monochromatische (= één kleur) lichtbundel op een dubbele spleet valt ontstaat achter de spleet een interferentiepatroon door constructieve en destructieve interferentie van de lichtgolven. Dit betekent dat er buiging moet hebben plaatsgevonden en dat de golven zijn gaan interfereren. Buiging en interferentie zijn verschijnselen die alleen bij golven optreden. Wanneer bij het dubbelspleetexperiment in plaats van licht een bundel elektronen op een dubbele spleet valt ontstaat ook een interferentiepatroon. Conclusie is dat ook elektronen, net als licht, zich als golven gedragen. Zelf als de elektronen één voor één afgevuurd worden. Een elektron is dus een quantumdeeltje en om het gedrag van elektronen goed te beschrijven is dus quantumfysica nodig.


Voor het afspelen van de videoles 'Dubbelspleet-experiment' moet je ingelogd zijn
Nieuwsgierig? Kijk een demoles:
Voorvoegsels | Harmonische trilling | ElektronVolt

Voorkennis

Interferentie, knopen, buiken

Moet ik dit kennen?

De stof in videoles "Dubbelspleet-experiment" hoort bij:

HAVO:       geen examenstof
VWO: : Centraal examen 2020 (CE)

(In het oude examenprogramma: HAVO:geen examenstof VWO:geen examenstof)

Test jezelf - "Dubbelspleet-experiment"

Maak onderstaande meerkeuzevragen, klik op 'nakijken' en je weet meteen de uitslag. Als je één of meer vragen fout hebt moet je de videoles nog maar eens bekijken.
Vraag 1
Vraag 2
Vraag 3
"Als het dubbelspleet-experiment met fotonen i.p.v. elektronen gedaan wordt ontstaat ook een intereferentiepatroon" Dit is …

De afstand tussen de maxima en minima in het het interferentiepatroon wordt bepaald door:
A) Afstand tussen spleten
B)Snelheid elektronen

Op de plaats van een minimum in het interferentiepatroon zijn de elektronen …

waar
niet waar
onmogelijk
A
B
beiden
verdwenen
geanihilleerd
ergens anders terecht gekomen


Extra oefenmateriaal?

Oefenopgaven over het onderdeel quantumfysica vind je in:
FotonQuantumAtoomfysicaVWO.pdf

Vraag over videoles "Dubbelspleet-experiment"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Dubbelspleet-experiment

Op dinsdag 19 mrt 2019 om 11:36 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek staat de volgende vraag die ik tevens niet weet te beantwoorden:

Als je in het interferentie-experiment i.p.v. 4 spleten veel spleten gebruikt, blijven de maxima op hun plaats. In de richtingen tussen de maxima vindt bijna alleen maar maximale destructieve interferentie plaats. Leg dit uit.

Kunt u dit uitleggen?


Op dinsdag 19 mrt 2019 om 11:33 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek staat de volgende vraag:
Leg uit dat je voor een goed spectrum beter een tralie met veel spleten kunt gebruiken dan een plaat met vier spleten.

Kunt u uitleggen waarom dit zo is?
Alvast bedankt.

Erik van Munster reageerde op dinsdag 19 mrt 2019 om 20:17
Er is een apart videoles over tralies. Staat onder Trillingen & Golven. Is de laatste videoles in het rijtje.

Zou eerst deze even kijken, ik denk dat je het antwoord dan wel weet, ook op je andere vraag.


Op zaterdag 9 mrt 2019 om 10:49 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,

Ik begrijp vraag b niet. Deze zin: "De faseverschillen zijn alleen afhankelijk van de golflengte en de afstandsverschillen naar de twee splete" begrijp ik vooral niet. Kunt u dit in Jip en Janneke taal uitleggen? Alvast bedankt.

Erik van Munster reageerde op zaterdag 9 mrt 2019 om 12:00
Ik zou even de videolessen “Interferentie” en “Knoop- & Buiklijnen” bekijken. Staan allebei onder het kopje Trillingen&Golven. Hierin leg ik uit hoe dit soort patronen ontstaan bij gewone golven (zeg maar Jip-en-Janneke-golven:).

Als je dit snapt snap je ook beter hoe het hier werkt met quantumgolven.


Op zondag 3 feb 2019 om 20:52 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek(Overal Natuurkunde) staat de volgende vraag die ik niet begrijp:
De laserstraal van een rode laser bevat evenveel energie als een laserstraal van een groene laser. Welke straal bevat meer fotonen?

Ik heb geen idee hoe ik deze vraag zou kunnen beantwoorden.

Erik van Munster reageerde op zondag 3 feb 2019 om 21:33
Een “foton” is een pakketje energie. Bij groen licht zit er meer energie in zo’n pakketje dan bij rood licht. Dat betekent dat je voor dezélfde hoeveelheid totale energie minder pakketjes (fotonen) nodig hebt dan bij rood licht.

Het aantal fotonen is bij groen licht dus kleiner maar de energien per foton is groter zodat je op dezelfd totale energie uitkomt.


E

Op maandag 4 feb 2019 om 16:49 is de volgende reactie gegeven
Aha,
Hoe weet je precies dat één foton bij groen licht een hogere waarde heeft dan bij rood licht? Waar staat dat in BINAS?

Erik van Munster reageerde op maandag 4 feb 2019 om 17:20
Kun je zien in Binas tabel 19A. Je kunt het ook uitrekenen als je de precieze golflengte weet. (Zie de videoles “fotonen”)


Op donderdag 10 jan 2019 om 18:54 is de volgende vraag gesteld
Hoi! Ik heb 2 vragen:
1. In mijn boek staat het volgende: "Is de afstand tussen 2 spleten kleiner dan 1 golflengte, dan is het faseverschil overal kleiner dan 1. Er is dan maar 1 buiklijn en die ligt op de middelloodlijn van de spleetafstand. "
Ik snap echter niet wat ze hiermee bedoelen zou u dit kunnen uitleggen?
2. In mijn boek staat: "In de voorwaartse richting zijn de faseverschillen tussen de golven die uit de linker- en de rechterkant van de spleet komen vrijwel nul, en treedt er altijd versterking op. In de zijwaartse richting zijn de faseverschillen groter en is de destructieve interferentie mogelijk." Wat bedoelen ze met linker- en rechterkant en de zijwaartse beweging?

Erik van Munster reageerde op donderdag 10 jan 2019 om 19:20
1. Zou je graag helpen maar dan moet ik iets meer weten van waar je vastloopt. Wat snap je precies niet? Snap je niet hoe je je de twee spleten moet voorstellen? Snap je faseverschil niet? Of buiklijn?

2. Hangt er van af waar dit over gaat. Gaat dit over licht wat op een spleet valt?

Op donderdag 10 jan 2019 om 20:13 is de volgende reactie gegeven
1. Hoe kan het dat het faseverschil kleiner is dan 1 wanneer de afstand tussen 2 spleten kleiner is dan 1 golflengte? Bedoelen ze dan dat de buiklijn de middelloodlijn is?
2. In mijn boek staat gewoon een golf, er staat wel nog 'een bundel' dus dan denk ik dat ze licht bedoelen.

Erik van Munster reageerde op vrijdag 11 jan 2019 om 15:22
Faseverschil ontstaat doordat het licht er vanaf de ene kant van de spleet net iets langer over doet om het scherm te bereiken dan de andere kant. Er namelijk een verschil in afstand (dit heet het weglengteverschil). De grootte van het faseverschil tussen de twee golven hangt af van de grootte van het weglengteverschil. Een faseverschil van 1 ontstaat als de ene kant een hele golflengte verder moet "reizen" dan de andere kant.

Dit gaat dus niet over de middelloodlijn. Dit is namelijk juist het punt precies in het midden achter de spleet.


Op zondag 28 jan 2018 om 17:17 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek is er een vraag die gaat als volgt: Tijdens het dubbelspleet-experiment wordt de energie van elektronen opgevoerd. Leg uit of de afstand tussen twee minima in het interferentiepatroon daardoor toeneemt, afneemt of gelijkt blijft. Zou u hier antwoord op kunnen geven?

Erik van Munster reageerde op zondag 28 jan 2018 om 17:55
De maxima komen verder uit elkaar te liggen als de golflengte van de elektronen groter wordt. (Dit kun begrijpen omdat je om op een weglengteverschil van één hele lambda te komen een grotere hoek nodig hebt als lambda groter is).

Uit de formule van de Broglie (lambda = h/p) volgt dat door het opvoeren van de energie de golflengte van de elektronen juist kleíner wordt. Dit betekent dat de maxima dichter bij elkaar zullen komen te liggen.


Op zaterdag 17 jun 2017 om 14:05 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek staat een opdracht over het verband tussen de afbuigingshoek en de golflengte:
"Een neonlaser valt op een tralie. Achter de tralie wordt een liniaal gehouden op 1,75 m. Achter de tralie bevinden zich zeven richting rood licht.(en dan een afbeelding)
Er wordt een formule gegeven: sin(alpha) = n * (golflengte/d)
In deze formule is n een geheel getal, d de afstand tussen twee spleten in m, alpha de hoek tussen de afgebogen bundel en de rechtdoorgaande bundel.
De golflengte is 633 nm en de tralie heeft 500 spleten per mm.
Leg uit dat er maar in 7 richtingen rood licht te zien is."

Op zaterdag 17 jun 2017 om 14:06 is de volgende reactie gegeven
Nu heb ik berekend wat d is maar verder kwam ik niet. Toen heb ik de uitwerkingen bekeken en daar stond: de absolute waarde van sinus alpha moet kleiner of gelijk aan 1 zijn en daarom moet n * (golflengte/d) kleiner of gelijk aan 1 zijn en dus is de absolute waarde van n is kleiner of gelijk aan (golflengte/d)
Ik snap dit niet, kunt u mij helpen? Dank u wel!

Erik van Munster reageerde op zaterdag 17 jun 2017 om 16:11
Als je de hoeken alfa uitrekent bij elke waarde van n kom je er vanzelf achter waarom dit niet kan. Eerst bereken je de afstand tussen de spleten d = 0,001 / 500 = 2*10^-6. Vervolgens bereken je de afbuighoek α met sin α = nλ/d voor verschillende waarden van n. Achtereenvolgens:

α = sin^-1 (0 * 633*10^-9 / 2*10^-6) = 0
α = sin^-1 (1 * 633*10^-9 / 2*10^-6) = 18 graden
α = sin^-1 (2 * 633*10^-9 / 2*10^-6) = 39 graden
α = sin^-1 (3 * 633*10^-9 / 2*10^-6) = 71 graden
α = sin^-1 (4 * 633*10^-9 / 2*10^-6) = ERROR

De reden dat je bij n=4 geen hoek vindt is dat een sinus (of een cosinus) nooit groter dan 1 kan zijn. Er zijn dus maar lijnen van n=0 t/m n=3. Aan de andere kant van n=0 heb je ook drie lijnen, bij elkaar 7 lijnen. De reden is dat nλ/d altijd kleiner dan 1 zijn.


Op maandag 8 mei 2017 om 22:14 is de volgende vraag gesteld
Hoi! In ons (antwoorden)boek zeggen ze dat:
Hoe groter de afstand tussen de spleten, hoe dichter de maxima bij elkaar komen te liggen.
Hoe kleiner de afstand tussen de speleten, hoe verder de maxima van elkaar komen te liggen.
Ik volg deze gedachtegang niet, kan je het misschien uitleggen?

Erik van Munster reageerde op maandag 8 mei 2017 om 22:27
Er is één examenopgave die over iets soortgelijks gaat (het verband tussen spleetbreedte en het patroon wat je op het scherm ziet). Hier geldt: Hoe breder de spleet hoe kleiner het patroon wat je op het scherm ziet en andersom. In de opgave zelf wordt het e.e.a. uitgelegd en je kunt ander ook even bij het correctievoorschrift kijken.

Het gaat om de examenopgave "Buiging bij een enkelspleet" VWO 2016-2e tijdvak.
Zie https://natuurkundeuitgelegd.nl/examens/nav162vb.pdf#page=10


Op maandag 1 mei 2017 om 19:03 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
In uw uitleg zegt u dat men ervan uitging dat de elektronen met elkaar interfereren (daardoor interferentiepatroon en kunnen elektronen gezien worden als deeltjes). Maar interfereren hoort toch al bij een golfgedrag?

Erik van Munster reageerde op maandag 1 mei 2017 om 19:16
Klopt, interfereren hoort bij golven. Het experiment is bedoeld om mensen ervan te overtuigen dat elektronen golven waren. De mensen die vasthielden aan het idee dat elektronen deeltjes waren dachten na het zien van het interferentiepatroon eerst dat het nog steeds deeltjes waren die elkaar op één of andere manier konden versterken of uitdoven. Vandaar dat het experiment herhaald is met een zo lage intensiteit dat er nooit meer dat één elektron door de spleet kon gaan. Inmiddels zijn alle natuurkundigen het er over eens dat elektronen toch echt als golven gezien moeten worden.


Op woensdag 5 apr 2017 om 14:43 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
Wat wordt er bedoeld met de begrippen: maxima en minima??

dank,

Erik van Munster reageerde op woensdag 5 apr 2017 om 15:25
Als het experiment met licht gedaan wordt:
Maximum: Plaats op het scherm waar veel licht op valt.
Minimum: Plaats op het scherm waar geen licht op valt.

Als het experiment met elektronen gedaan wordt:
Maximum: Plaats op het scherm waar veel elektronen terecht komen.
Minimum: Plaats op het scherm waar geen elektronen terecht komen.

Op het scherm liggen altijd meerdere maxima en minima naast elkaar op een rijtje: Je krijgt dus een streepjespatroon.


Merel Asselbergs vroeg op donderdag 2 mrt 2017 om 11:17
In mijn boek kwam ik steeds een begrip tegen die ik niet begreep: weglengteverschil. Kunt u die misschien uitleggen?

Alvast bedankt!

Erik van Munster reageerde op donderdag 2 mrt 2017 om 14:15
Dag Merel,

Stel dat er vanaf twee bronnen (A en B) golven op je af komen. De golven die je ontvangt is een optelsom van de golven vanaf bron A en de golven van bron B. Als je precies midden tussen A en B in staat doet de golf van A er precies even lang over als de golf van bron B. Als je NIET precies tussen de twee bronnen staat doet de ene golf er iets langer over dan de ander. Met weglengtelengteverschil wordt bedoeld het verschil in weglengte dat de twee golven moeten afleggen voordat ze bij jou zijn. In dit geval:

weglengteverschil = rA - rB

(rA is de afstand van jou tot bron A, rB is de afstand van jou tot bron B)


Fien Louwerse vroeg op zondag 3 apr 2016 om 18:55
zullen er meer of minder knooplijnen zichtbaar zijn als de afstand tussen de bronnen groter wordt gemaakt?

Erik van Munster reageerde op zondag 3 apr 2016 om 19:58
Meer knooplijnen. Want de maxima en minima zullen dichter op elkaar komen te liggen.


Op dinsdag 15 mrt 2016 om 20:44 is de volgende vraag gesteld
Waarom verandert het aantal maxima wanneer de afstand tussen de spleten groter wordt gemaakt?

Erik van Munster reageerde op woensdag 16 mrt 2016 om 09:12
Als de afstand tussen de spleten groter gemaakt wordt komen de maxima dichter op elkaar te liggen. En andersom: Als de spleten dichter bij elkaar komen liggen de maxima verder uit elkaar.

(Om te zien waardoor dit precies komt zou je het interferentiepatroon moeten tekenen en uitzoeken waar de maxima en minima komen. Eigenlijk gebeurt er hetzelfde als bij interferentie van geluid. De maxima zijn de buiklijnen en de minima zijn de knooplijnen. Zie de videoles "Knoop- en Buiklijnen" bij trillingen en golven als je wil weten hoe dit ook al weer ging)


Op dinsdag 8 dec 2015 om 18:28 is de volgende vraag gesteld
Zou u kort kunnen uitleggen wat quantumgedrag/quantummechanica is? Ik heb het nog niet duidelijk kunnen vinden!

Erik van Munster reageerde op dinsdag 8 dec 2015 om 23:08
Met quantumgedrag wordt bedoeld dat deeltjes zich niet als gewone deeltjes gedragen maar als golf. Een van de manieren waarop dit merkbaar wordt is dat niet alle energien 'mogen'. Alleen bepaalde energieniveaus zijn toegestaan, zoals bijvoorbeeld in een atoom.

Quantummechanica is het vak wat zich bezighoudt met hoe deze golven zich gedragen.