Kwantumstructuur van de materie Woudschoten natuurkunde 10 december 2010 Florine Meijer Junior College Utrecht

De werkgroep inhoud en opbouw van de module voorbeeldopgave deel A werkblad Hands on CERN ervaringen en mogelijkheden

Kwantumstructuur van de materie

Leerling aan het woord: Het woord kwantummechanica had ik al vaak horen vallen, maar dan meestal als iets onbegrijpbaar moeilijks. Ik heb na de module toch het idee dat ik een stukje van deze moeilijke materie goed onder de knie heb.

De module: structuur Deel A Golven en Deeltjes Kwantumtheorie van licht en elektronen Deel B Elementaire deeltjes De bouwstenen van de materie en hoe we ze kennen Deel C Kwantumchemie Chemische eigenschappen verklaard met kwantumtheorie

De module: ingrediënten Reader tekst en opgaven Werkbladen 4 per deel Docentenmateriaal Toetsen, antwoorden op opgaven, ppt-presentaties, docentenhandleiding Practicummogelijkheden Bijv. grafietkristal (A), Hands on CERN (B), Fluoresceïne (C)

De module: inhoud Deel A Golven en Deeltjes golf-deeltjedualiteit waarschijnlijkheid, E = h f; p = h / (gebaseerd op PMN) Deeltje in doosje: energieniveaus, kleuren, stevigheid

Beelden van atomen voorbeeld van een opgave Onderschriften Beschrijving Favoriet Verbanden

De module: inhoud Deel B Elementaire deeltjes Detectoren: sporen, botsingen Waarnemingen en voorspellingen Heel veel deeltjes…

…steeds meer deeltjes… “Ik vond de gehele module erg interessant. Het leukste vond ik de vele verschillende elementaire deeltjes, met allemaal eigen eigenschappen. “… ik kreeg hoofdpijn van al die deeltjes…

De module: inhoud Deel B Elementaire deeltjes Detectoren: sporen, botsingen Waarnemingen en voorspellingen Heel veel deeltjes… Ordening: behoudswetten, quarks Krachten, Feynman-diagrammen Reacties, symmetrieën Standaardmodel

Hands-on CERN voorbeeld van een werkblad “Het verwerken van de metingen van CERN heb ik als het meest interessante deel van de module ervaren, voornamelijk omdat ik daardoor een idee kreeg over wat het analyseren van metingen nu eigenlijk inhoudt.” Analyseren Onderling vergelijken Vergelijken theorie

Hands on CERN: de detector Track chamber Electromagn. calorimeter Hadron calorimeter Muon detector

Hands on CERN: Overzicht reacties e + e -  e - e + + ν e + e -  μ - μ + + ν e + e -  τ - τ +  μ + + e - + ν e + e -  τ - τ +  μ hadronen + ν e + e -  q q  2 jets e + e -  q q g  3 jets Voorbeeldanalyses: laatste pp handout

Hands on CERN Zelf proberen… Gebruik werkblad in handout Google naar Hands on CERN Picture analysis: Wired help Collision library

Hands on CERN Metingen door JCU V6

Vergelijken met theorie typeν e μ μμ μτ ττ τquarks totaal 2 jets3 jets4 jets % ca 40ca 24ca

Gebruik van het werkblad JCU-manier (ca. 2 uur (huis)werk) 25 metingen per 2 ll zelf analyseren + overleg met 2 statistiek metingen hele klas Minder tijd / minder moeilijk klassikaal (stemkastjes?) statistiek eigen metingen + van JCU Meer tijd / extra opdracht ook WW-verval

De module: inhoud Deel C Kwantumchemie Orbitalen, kwantumgetallen n,l,m Elektronenconfiguraties: periodiek systeem, spectra Valentiebindingstheorie Pi-binding, sigma-binding, ruimtelijke vorm van moleculen (Moleculaire orbitaaltheorie)

Leerling aan het woord Wat heb je geleerd van de module? “Hoe het periodieke systeem precies in elkaar zit. Nu heb ik een stuk meer duidelijkheid over hoe dit systeem is bedacht, geniaal gewoon.”

Mogelijkheden VWO klas 6 Bij nlt in Domein B deel A+B, A+C of B+C* (40 slu) deel A + B + C (60 slu) * als inhoud A bij natuurkunde behandeld Binnen de lessen natuurkunde deel A in Nina Domein F deel B in Nina Domein E Als (basis voor) profielwerkstuk ervaringen met 6 leerlingen

Mogelijkheden : differentiatie Opdrachten nadruk op begrips- of rekenvragen Keuzedeel scheikunde (C) of meer natuurkunde (B) Vrije ruimte nlt bijv. voor bijspijkeren voorkennis natuurkunde Afsluiting toets en/of inleveren werkbladen en/of presentatie van keuzeonderwerp

Mogelijkheden: excursies Master the Universe Universiteitsmuseum Utrecht tot/met 8 mei 2011 met lesbrief onderbouw, bovenbouw opwarmertje? CERN, Genève Nikhef, Amsterdam PMN-reizen (zie > Activiteiten)

Beschikbaarheid Leerlingmateriaal Docentenmateriaal op aanvraag bij Nascholing

Leerlingmateriaal downloaden

Dank voor uw aandacht! Vragen?