SRP om atomernes verden i Fysik A og Engelsk B

  • STX 3.g
  • SRP (Fysik A, Engelsk B)
  • 10
  • 47
  • 14930
  • PDF

SRP om atomernes verden i Fysik A og Engelsk B

Dette studieretningsprojekt (SRP) behandler emnet atomernes verden ved hjælp af fagene Fysik A og Engelsk B.

Med dette menes både verdenen på atomisk plan, men også vores verden og hvordan den er påvirket af atomerne i forhold til, teknologi, samfund, politik o.lign.

Opgaven beskriver centrale dele af kvantemekanikken – herunder bølgepartikeldualiteten, Heisenbergs ubestemthedsprincip og Schrödingerligningen med mest vægt på bølgepartikeldualiteten.

Herudover sammenholdes teorien med beskrivelsen af de fysiske fænomener i skuespillet 'Copenhagen' ved hjælp af forklarende eksempler.

Som del af besvarelsen har eleven planlagt, udført og analyserer og diskuterer i alt 4 eksperimenter, som beskriver centrale dele af kvantemekanikken.

I den engelskfaglige del analyseres skuespillet ”Copenhagen” af Michael
Frayn.

Desuden beskrives fissionsprocessen i en atombombe og den frigivne energi for en sådan proces beregnes for at illustrere de store konsekvenser en bombe af denne type har.

Med udgangspunkt i skuespillet diskuteres det etiske dilemma, som Bohr og Heisenberg diskuterer (i skuespillet) i lyset af udviklingen af atombomben.

Indhold

Indledning 4
Introduktion til grundlæggende kvantemekanik 5
Bølgepartikeldualiteten 6
Dobbeltspalteeksperimentet – lys som bølger 6
Planck – lys som energikvanter 6
Fotoelektrisk effekt – lys som partikler 7
Niels Bohrs atommodel 7
Dobbeltspalteeksperimentet – endelig forklaring af bølgepartikeldualiteten 8
Nye beskrivelser af mikroskopisk fysik 8
Schrödingerligningen 8
Schrödingers kat 10
Elektrondiffraktion 10
Heisenbergs ubestemthedsprincip 10
Delkonklusion 11
Bølgepartikeldualiteten – eksperimentelt 12
Afbøjning af elektroner i et magnetfelt - elektroner som partikler 12
Bestemmelse af Plancks konstant på baggrund af fotoelektrisk effekt - fotoner som partikler 15
Den omvendte verden 18
Elektrondiffraktion - elektroner som bølger 19
Dobbeltspalteeksperimentet - fotoner som bølger 21
Diskussion af bølgepartikeldualiteten 24
Fission 24
Delkonklusion 26
Analyse af 'Copenhagen' 27
Diskussion af det etiske dilemma – udviklingen af atombomben 30
Konklusion 31
Litteraturliste 33
Bilag 36
Bilag 1 36
Bilag 2 36
Bilag 3 37
Bilag 4 38
Bilag 5 39
Bilag 6 40
Bilag 7 41
Bilag 8 42
Andet anvendt materiale 43
E over m 43
Bestemmelse af Plancks konstant på baggrund af fotoelektrisk effekt 49
Elektrondiffraktion 51
A Quantum Delayed-Choice Experiment. I: Science 55

Uddrag

Indledning
Atomernes verden er en forunderlig størrelse, der for alvor sætter den almene menneskelige fornuft og virkelighedsfornemmelse på prøve. Denne mikroskopiske verden modstrider alt, hvad vi tidligere har sanset med det blotte øje. Verdenen er ubestemt og mærkværdig, og det er på intet tidspunkt muligt at forudsige fysiske egenskaber.1 Dermed bliver alt, hvad vi ved, vendt på hovedet, og spørgsmålet, som også har betaget de mest succesfulde fysikere gennem tiden, er, om Gud spiller med terninger.2
Drevet frem af en evindelig spiral af spørgsmål, som ovenfor, har store videnskabsmænd og tænkere verdenen over, gennem tiden, prøvet at skabe en forståelse for, hvordan alting fungerer. Det har ført uendelige opdagelser med sig, resulteret i en enorm teknologisk udvikling samt ført til både positive men også negative konsekvenser for vores planet og verdenssamfund. Det var dog først i begyndelsen af 1900-­‐tallet at gennembruddet inden for helt centrale dele af videnskaben fandt sted – nemlig opstandelsen af de to banebrydende teorier kvantemekanikken og relativitetsteorien. Disse giver grundlaget for forståelsen af alle fysiske processer og er blevet anvendt med stor succes til nye opdagelser og opfindelser.3
En af de mest betydningsfulde konsekvenser af den nye viden og udviklede teknologi var opdagelsen af kernekraft, dvs., fission og hermed også atombomben. Gennem tiden har det været meget vidt diskuteret, hvor både ansvaret og skylden skal placeres i forbindelse med denne altændrende opdagelse. Denne problemstilling ses blandt andet i teaterstykket ”Copenhagen” af Michael Frayn, som fiktionelt beskriver det mystiske møde, der også er præget af ubestemthed, mellem Niels Henrik David Bohr og Werner Karl Heisenberg i starten af 2. verdenskrig.
Dette projekt behandler emnet atomernes verden ved hjælp af fagene fysik A og engelsk B. Med dette menes der både verdenen på atomisk plan, men også vores verden og hvordan den er påvirket af atomerne i forhold til, teknologi, samfund, politik o.lign. Jeg vil, ved brug af videnskabelig videreformidling, beskrive centrale dele af kvantemekanikken – herunder bølgepartikeldualiteten, Heisenbergs ubestemthedsprincip og Schrödingerligningen, hvor jeg dog lægger mest vægt på bølgepartikeldualiteten. Herudover vil jeg hele tiden sammenholde teorien med beskrivelsen af de fysiske fænomener i skuespillet 'Copenhagen' ved hjælp af forklarende eksempler. Jeg vil planlægge, udføre, analysere og diskutere i alt 4 eksperimenter, som igen beskriver centrale dele af kvantemekanikken. Her vil to af forsøgene vise, at lys har både partikelegenskaber og bølgeegenskaber, og de to andre, at det samme er tilfældet for elektroner.
Som tidligere beskrevet omhandler dette projekt videnskabens og samfundets udvikling set i lyset af kvantemekanikken, fission og udviklingen af atombomben. Disse problemstillinger, er, som sagt, gennem historien blevet taget op igen og igen, og de er også beskrevet i ”Copenhagen”, som jeg, ved hjælp af engelskfaglig metode, vil analysere. Ydermere vil jeg beskrive fissionsprocessen i en atombombe og beregne den frigivne energi for en sådan proces. Dette gør jeg med henblik på, at illustrere de store konsekvenser en bombe af denne type har. Slutteligt vil jeg med baggrund i skuespillet diskutere det etiske dilemma, som Bohr og Heisenberg diskuterer i lyset af udviklingen af atombomben... Køb adgang for at læse mere

SRP om atomernes verden i Fysik A og Engelsk B

[0]
Der er endnu ingen bedømmelser af dette materiale.