relatie tussen Schrödinger vergelijking en dubbel spleet experiment
-
Ik ben een havo 4 leerling en schrijf een profielwerkstuk over de Schrödinger vergelijking en dubbel spleet experiment.
Nu is mijn vraag hierbij: is het mogelijk om dit experiment te doen en zo ja, hoe zou ik de relatie/verband na een experiment met berekeningen het beste kunnen aantonen?Alvast bedankt.
-
Hoi @fabrice,
Wat een interessant onderwerp!
Het is zeker mogelijk om het dubbel spleet experiment uit te voeren, je hebt eigenlijk niet meer nodig dan een laser en een dubbele spleet om een mooi interferentiepatroon te laten zien. Een dubbele spleet is zelfs vrij eenvoudig zelf te maken uit een stukje papier, karton of aluminium.
Als je wat meer wilt weten over de theorie achter interferentie zou ik aanraden om eens te kijken naar hoofdstuk 32 van dit boek dat door studenten gebruikt wordt in het eerste jaar van hun studie. Hierin vind je wat uitleg en wat formules voor als je wilt rekenen aan de relatie tussen de golflengte van het licht, de breedte van de spleet en de afstand tussen het interferentiepatroon.
Ik hoop dat ik je hiermee heb kunnen helpen, maar als je verder nog vragen hebt, hoor ik het graag!
Groetjes,
Lennard -
hoi @lennardd,
Ik heb op een ander forum ook gevraagd of het verband aan te tonen is en ik kwam een beetje tot de conclusie dat wat ik dacht dat ik zou doen met de schrodinger vergelijking niet kan.
Nu had ik gevraagd voor een alternatief en kreeg kwantumcomputers. Er werd gezegd dat de kwantum computer op basis van de schrodinger vergelijking werkte en dat de metingen/resultaten in verband met schrodinger vergelijking met quantum electrodynamica werd uitgelgd.
Nu word het een stuk ingewikkelder theoretisch, maar klopt dit en is het mogelijk, om het verband tussen schrodinger vergelijking en kwantumcomputers aan te tonen wiskundig en experimenteel?
-
Hoi @fabrice,
Het dubbel spleet experiment van Young was eigenlijk niet meer dan een bewijs dat licht niet alleen uit deeltjes bestaat, maar dat het tegelijkertijd ook een golfkarakter heeft. Dit experiment is zeker goed uit te voeren. Lastiger wordt het als er detectoren worden geplaatst bij de twee spleten. Zoals je weet zal het golfkarakter van de fotonen dan verdwijnen en is er geen interferentiepatroon meer zichtbaar. Dat is waarschijnlijk wat je bedoelt met de relatie tussen de Schrödinger vergelijking en het dubbel spleet experiment. Het detecteren van de individuele fotonen vereist echter nauwkeurige apparatuur en daarom is het inderdaad lastig om dit experiment op school uit te voeren.
Dit geldt eigenlijk ook voor kwantumcomputers. Kwantumcomputers werken inderdaad met de Schrödingervergelijking en theoretisch zal dit een heel interessant profielwerkstuk worden. Maar ook hier geldt: kwantumcomputers werken op qubits en qubits moeten gemaakt worden op microschaal en om de toestand van de qubit te controleren is nauwkeurige meetapparatuur nodig.
Conclusie is dus: als je een profielwerkstuk wilt doen over de Schrödinger vergelijking zal het heel lastig worden om hier een praktisch experiment bij te doen, maar theoretisch wordt het een heel interessant profielwerkstuk.
Als je een betere balans wilt tussen praktijk en theorie is het misschien wel leuk om je profielwerkstuk te doen over fotonen. Je kunt dan de golf-deeltje dualiteit van het deeltje aantonen met behulp van het dubbel spleet experiment en het foto-elektrisch effect. En als je een laser en polarisators hebt kun je zelfs de quantummechanica induiken voor een uitleg van de zogenaamde "three polarizer paradox".
Ik hoop dat ik je hiermee heb kunnen helpen, maar als je verder nog vragen hebt, hoor ik het graag!
Groetjes,
Lennard -
hoi @lennardd,
Aangezien deze relatie groter is met de Qcomputers en mijn profielwerkstuk sowieso over Schrodinger vergelijking wil houden. Denk ik dat ik toch met Qcomputers ga doen.
Alleen het praktische deel hierbij word inderdaad lastig. Is er ergens in Nederland een plek waar ze redelijk actief zijn met deze metingen? Waar tevens ook een kleine meting zou kunnen gedaan worden voor een profielwerkstuk.
-
Hoi @Fabrice,
Kwantummechanica en kwantumcomputers zijn natuurlijk enorm actuele onderwerpen en er wordt op verschillende plekken in Nederland kwantumonderzoek gedaan. Ook in Delft zijn er verschillende onderzoeksgroepen actief. Als je dus een leuk experiment in gedachten hebt kan ik voor je op zoek gaan of deze opstelling ergens op de campus aanwezig is.
Je moet je er echter wel op instellen dat je dan ook diep de wiskunde in moet duiken en veel nieuwe theorie moet leren, zoals integralen en differentiaalvergelijkingen. Dit is nodig omdat je anders wel een experiment correct kunt uitvoeren, maar vervolgens niet kunt uitleggen wat en waarom je dit result hebt gevonden.
Denk daarom goed na over een goed experiment en probeer ook eens in het Engels te zoeken, dat levert vaak meer resultaten op. En als je een experiment gevonden hebt, kijk dan of de wiskunde achter dit experiment haalbaar is. Ik weet dat er voor tweedejaarsstudenten sowieso een onderzoek wordt aangeboden met betrekking tot kwantumverstrengeling, een typische verschijnsel binnen een kwantumcomputer. De benodigde theorie en praktijk kun je hier vinden. Anyway, als je een leuk experiment hebt gevonden, laat het vooral weten!
Ik hoop dat ik je hiermee heb kunnen helpen, maar als je verder nog vragen hebt, hoor ik het graag!
Groetjes,
Lennard
