Química

La brecha múltiple

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La triple brecha

Observación preliminar

Después hemos visto hasta ahora cómo en una doble rendija la interferencia de dos ondas cilíndricas crea el patrón observado por Young en la pantalla de visualización y, así, a partir de la longitud de onda utilizada. λ, o la distancia de la brecha GRAMO depende, pasamos a la cuestión de si y cómo el númeronorte la columna existente influye en el patrón de interferencia.

Si lo tiene con varios huecos norte que es mayor que 2 (¡doble rendija!), se habla de una rendija múltiple o una muy grande norte también de una cuadrícula.

Primero queremos hacer algunas consideraciones sobre la brecha múltiple más simple, la brecha triple, y luego generalizarlas para cualquier número de brechas.

La triple brecha como la brecha múltiple más simple

Pregunta:

¿Qué se esperaría si, en un experimento de doble rendija, también hubiera una tercera rendija, también a una distancia GRAMO , se abre, es decir, el conocido divisor doble se expande a un divisor triple, como se puede ver en la siguiente figura?

¡Intente responder las siguientes preguntas usted mismo antes de leer el resumen a continuación!

  • ¿Qué hay ahora en lugares donde anteriormente la intensidad máxima (condición:GRAMOpecadoαk=kλ, o diferencia de fase Δϕ=2π ) de la doble rendija al agregar la tercera rendija?
  • ¿Qué se aplica a la intensidad de estos lugares? ¿Está cambiando y, de ser así, cómo?

Resumen:

En estas ubicaciones, el primer tren de ondas al segundo tiene una diferencia de trayectoria de una longitud de onda entera (diferencia de fase Δϕ=2π respectivamente. Δϕ=0 ), así como del segundo al tercero: los tres trenes de ondas están en fase y, por lo tanto, interfieren de manera constructiva. Por esta razón, todavía hay máximos de intensidad en el caso de una rendija triple en estos lugares.

es UNA.0 la amplitud de un tren de ondas único con intensidad asociada I.0=UNA.0 , por lo que la intensidad de los nuevos máximos resulta (3UNA.0)2=9UNA.02=9I.0 . A modo de comparación: los máximos de la doble rendija tenían una intensidad de(2UNA.0)2=4UNA.02=4I.0 .

Dado que los máximos, por así decirlo, conservan su posición en la pantalla y al mismo tiempo tienen la máxima intensidad posible, también se denominan máximos principales de orden n en este contexto.

Esta designación sugiere que con un espacio múltiple (norte3) algo así como los máximos secundarios también podrían ser observables, y como veremos en un momento, ¡este es realmente el caso!

Consideramos esto nuevamente usando diagramas vectoriales, en los que calculamos la amplitud de oscilación resultante en la ubicación respectiva de la pantalla como la longitud del vector resultante. En estos, a diferencia del ya conocido proyecto JPAKMA "Descripción de ondas mediante puntero giratorio: diferencia de ruta frente a diferencia de fase", los punteros se cuelgan uno detrás del otro.

Orden de trabajo

¡Precaución! A partir de ahora, se le pedirá que lea el texto actual y que comprenda sus declaraciones en el siguiente proyecto JPAKMA. Para hacer esto, tendrá que alternar entre dos ventanas.

Para una comparación de orientación, utilice la situación correspondiente del proyecto JPAKMA mencionado, que se ha ampliado a tres columnas en paralelo a los siguientes diagramas de punteros estáticos en el texto corriente (!).

Por lo tanto, abra el proyecto y realice los siguientes ajustes sincrónicamente con los ejemplos a continuación en el texto (!) Usando el control deslizante (es decir, cambiando la posición de la pantalla):

  • Δϕ=0π=02π
  • Δϕ=1π=0,52π
  • Δϕ=23π=0,332π
  • Δϕ=56π=0,422π

El caso mencionado anteriormente de una diferencia de ruta de ΔX=kλ corresponde a una diferencia de fase relativa de Δϕ=2π (respectivamente. Δϕ=0 ) entre los punteros individuales. Los punteros simplemente se suman de acuerdo con su longitud a la amplitud máxima resultante UNA.res=3UNA.0 (Y no lo olvide, ¡ahora comprenda la creación del siguiente diagrama vectorial en el proyecto JPAKMA!)

En los lugares donde los mínimos estaban en la pantalla con la doble rendija, había una diferencia de fase relativa de Δϕ=π entre los dos trenes de olas. Sin embargo, con esta diferencia de fase relativa, los tres fasores no forman un mínimo, ya que su amplitud resultante UNA.res=UNA.0 es. Por lo tanto, la pantalla de visualización tiene el llamado "brillo residual" en estos lugares si se usa una rendija triple.

Es la diferencia de fase relativa Δϕ=23π , entonces los tres punteros forman un triángulo equilátero cerrado, y su amplitud resultante UNA.res es cero. Los mínimos (áreas oscuras) ahora se pueden observar en las ubicaciones correspondientes en la pantalla de visualización.

Tenemos una diferencia de fase relativa de Δϕ=56π , las manos forman la figura que se muestra a continuación. La amplitud resultante UNA.res es un poco más pequeño que en este caso UNA.0 .


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Calcular longitudes de onda

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La longitud de onda es la distancia entre dos picos de onda de una frecuencia y, a menudo, se asocia con el espectro electromagnético. [1] X fuente de investigación La longitud de onda se calcula de manera diferente, dependiendo de la información que haya proporcionado. Una vez que conozca la velocidad y la frecuencia de la onda, puede usar la fórmula básica para la longitud de onda. Si desea calcular la longitud de onda de la luz en función de la energía específica de un fotón, puede utilizar la ecuación de energía. Calcular la longitud de onda es fácil siempre que sepa qué ecuación utilizar.


Estudiante de doctorado (f / m / d) en física, ciencia de materiales, química, energías renovables o una materia relacionada

El HZB es uno de los institutos de investigación líderes a nivel mundial en el campo de la energía fotovoltaica basada en perovskita. El grupo de investigación junior "Células solares en tándem de perovskita", encabezado por el profesor Steve Albrecht, pudo publicar dos eficiencias récord mundiales en 2020 para las células solares en tándem de perovskita / CIGS y perovskita / silicio. Dr. Eva Unger, encabezada por el grupo de investigación junior "Formación y escalamiento de materiales híbridos", publicó recientemente una celda solar de perovskita con una eficiencia del 20,8% producida con el recubrimiento de matriz de ranura escalable. Además de optimizar aún más estas fascinantes tecnologías, el objetivo de ambos grupos es desarrollar y comprender los procesos de fabricación que se pueden escalar a superficies celulares relevantes para la industria.

Con esta posición de doctorado, los procesos de deposición escalables, como la co-evaporación al vacío o las técnicas de impresión, como el recubrimiento de boquillas de ranura y los materiales de perovskita producidos con él, deberían entenderse mejor. Sobre esta base, se optimizará el rendimiento de las células simples y en tándem basadas en perovskita.

El puesto de doctorado es parte del proyecto de investigación "PrEsto", en el que socios de la industria y la investigación más importantes de Alemania trabajan juntos en células solares en tándem de perovskita-silicio. Está integrado en la amplia infraestructura científica de HZB, especialmente el Helmholtz Innovation Lab HySPRINT. La tesis doctoral se lleva a cabo en colaboración con el Competence Center Photovoltaics Berlin (PVcomB), donde se producen células solares de silicio altamente eficientes como subcélulas en un tándem perovskita / silicio. Esta colaboración debería permitir tanto la investigación básica como la investigación sobre aplicaciones relacionadas con la industria.

Tema de tesis: Células solares en tándem de perovskita / silicio: desarrollo de procesos de fabricación escalables para células de alta eficiencia

El candidato a doctorado es miembro de la Escuela de Graduados “Células solares de perovskita híbrida” (HyPerCells).

Tareas

  • Desarrollo y optimización de células solares de perovskita individuales y en tándem mediante procesos escalables: evaporación al vacío y técnicas de impresión como el recubrimiento de boquillas de ranura.
  • Comprender el crecimiento de la capa de perovskita y las propiedades resultantes del material optoelectrónico
  • Caracterización óptica y eléctrica detallada, así como simulaciones de células solares individuales y en tándem de perovskita para investigar los mecanismos de pérdida.

Requisitos

  • Maestría en física, ciencia de materiales, química, energías renovables o una materia relacionada
  • Conocimiento sólido de cómo funcionan las células solares y de la física de semiconductores.
  • Experiencia en la producción de células solares de perovskita.
  • Ventaja: buen conocimiento de programación y simulaciones
  • Mentalidad científica con el más alto nivel de automotivación para proyectos científicos.
  • muy buen conocimiento de ingles

El contrato de trabajo está limitado a 36 meses. El pago se basa en el convenio colectivo para el servicio público (TVöD-Bund).

Estamos tratando de aumentar el número de empleadas y, por lo tanto, estamos especialmente contentos de recibir solicitudes de mujeres. Se dará preferencia a las personas con discapacidades graves si están igualmente calificadas.

Esperamos recibir su solicitud a través de nuestro sistema de administración de aplicaciones antes del 18 de mayo de 2021. Por razones de la ley de protección de datos, lamentablemente no podemos considerar las solicitudes que recibimos por correo electrónico o por correo postal en el proceso de solicitud.

Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy GmbH
Hahn-Meitner-Platz 1, 14109 Berlín
www.helmholtz-berlin.de

Investigamos materiales complejos para encontrar soluciones a cuestiones de conversión de energía. Nuestra investigación incluye células solares, combustibles solares, materiales para nuevas tecnologías de la información energéticamente eficientes, así como almacenamiento y catálisis de energía electroquímica. En nuestro anillo de almacenamiento de electrones BESSY II tenemos posibilidades únicas de experimentación. También apoyamos a una comunidad de usuarios internacional con nuestra infraestructura de alto rendimiento.

CIENCIA + CARRERA + DIVERSIDAD = HZB
. es la fórmula del éxito de nuestra política de personal. Ofrecemos a todos los empleados amplias oportunidades de formación interna y externa con programas especiales para jóvenes científicos. Horarios de trabajo flexibles, oficina en casa y teletrabajo son solo algunas de nuestras herramientas para combinar trabajo y familia. El HZB ve su diversidad como un requisito previo para una colaboración científica exitosa y un ímpetu para personas con una amplia variedad de antecedentes.

CONTACTO PARA MÁS INFORMACIÓN:
Prof. Dr. Steve Albrecht
Teléfono: +49 30 8062 41334


La brecha múltiple: química y física

Dr. rer. nat.
Birgit Bomfleur

Mark P. Silverman: Un universo de átomos, un átomo en el universo

"El libro de Silverman no es en realidad un libro de física, es más bien un libro sobre física, más precisamente, sobre la fascinación de la física. Los problemas bien conocidos se presentan bajo una nueva luz, de modo que lo que ya se ha entendido es inevitablemente cuestionado. Y Los misterios físicos se declaran de tal manera que desaparecen repentinamente las dudas y la incomprensión de larga data.

La carrera científica de Silverman lo llevó de la medicina a la bioquímica y a la química orgánica. Pero aquí también se sintió decepcionado por la falta de principios físicos (algo que yo mismo puedo entender bien). Y, por lo tanto, se ocupó a continuación de la química física. Como él mismo apunta, le gustó mucho la química física durante un tiempo, hasta que encontró la asignatura que más le interesaba: la física.

Esta odisea científica se puede ver en el libro. Aquí escribe alguien que ama su tema y quiere inspirar a otros a hacerlo. La preparación de los temas no es ciencia popular, sino la matemática utilizada de tal manera que todo el que ya haya asistido a una clase de física en su especialidad o menor pueda seguirla bien y escuchar con fascinación. Los temas van desde la física de los aparatos que uno encuentra en cada cocina hasta problemas cosmológicos y físicos cuánticos ".
(G. Sturm)

Springer Verlag Nueva York, Inc. (2002), ISBN: 0387954376
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David Deutsch: La física del conocimiento del mundo

"La 'Física del conocimiento mundial' es un título notable que despierta muchas expectativas. El popular libro científico, pero no fácil, trata, con mucho, no solo de la teoría cuántica, sino también de la teoría de la relatividad, la teoría de la evolución, la teoría del conocimiento y la teoría del cálculo. El objetivo del autor es "representar la realidad del mundo en un sentido amplio". ¿Puede esto tener éxito? ¿Puede un solo científico tener un conocimiento profundo en tantas áreas? No me atrevo para juzgar esto.

Como lector de este libro, debería haberse familiarizado con el tema de antemano. Esta no es una conferencia introductoria. Un ejemplo: para interpretar la difracción en la rendija múltiple, Deutsch utiliza la hipótesis de los "mundos paralelos". Menciona que esta teoría solo es apoyada por una minoría de físicos, pero no ofrece ninguna otra explicación. Dada la variedad de temas, eso probablemente no sería posible en un solo libro.

En resumen: el libro de David Deutsch ofrece fascinantes elementos de reflexión si ya se ha abordado el tema, ya sea en la divulgación científica o en la universidad. No se recomienda como lectura introductoria, pero definitivamente como libro para estudiantes avanzados ".
(G. Sturm)

Consejos de los visitantes de Quanten.de (muchas gracias por esto):

Julian Barbour: "El fin de los tiempos"

`` Después de una incomodidad inicial al leer este libro, que se debió al hecho de que los conceptos físicos conocidos no podían mapearse fácilmente en la representación y la forma de pensar de Barbour, me acostumbré al estilo y ahora puedo recomendar sin reservas el libro. . Barbour sabe de lo que está hablando.

No hay nueva física, solo una reinterpretación de lo conocido. La interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica es reemplazada por la "interpretación de muchos instantes". Todo lo que se conoce en el MWI o que se puede discutir (ver también los otros hilos) encuentra una nueva perspectiva. Además, algunos problemas desaparecen.

En MWI, por ejemplo, uno tiene el problema de que la división en muchas realidades no solo tiene lugar en el futuro, sino también en el pasado (después de todo, la evolución de la mecánica cuántica es simétrica en el tiempo); por otro lado, solo recordamos un pasado. En la "interpretación de muchos instantes", sin embargo, no hay tiempo, ya que todo el universo se entiende como una función de onda definida en todo el espacio de configuración; una secuencia cronológica no aparece en ninguna parte. Sin embargo, uno puede (y debe) responder de dónde provienen los "registros" (rastros, recuerdos, fósiles, registros de datos,); son estos los que nos dan la ilusión del paso del tiempo.

En cuanto a la cuestión de la continuidad del ego planteada en el otro hilo (nota del editor: ver forum.quanten.de) (por ejemplo, más allá de "muerte"), no aporta nada nuevo al principio: el mecanismo del origen de los "registros" deben examinarse más de cerca. Antes de eso, no me atrevo a decir nada al respecto.

Sin embargo, el libro definitivamente debería incluirse en la lista de libros que vale la pena leer ".

Prensa de la Universidad de Oxford (2001), ISBN: 0195145925
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J. M. Jauch: ¿Son los cuántos reales? : Un diálogo galileo

"El conocido autor de libros de texto JMJauch presenta los conceptos básicos de la mecánica cuántica en la forma literaria del diálogo en este delgado volumen. Los participantes en la conversación (idénticos a los de" Diálogos sobre dos nuevas ciencias "de Galileo Galileo) discuten experimentos con polarizadores de forma inteligente y cautivadora y columnas dobles, sobre el proceso de medición, interpretación de probabilidad y relación de incertidumbre. En algunos lugares se utilizan expresiones matemáticas, que se pueden ignorar sin dañar la comprensión del texto ".

Indiana Univ Pr (Reimpresión 1990), ISBN: 0253308623
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Modelos ondulantes de luz

Además de las ondas de agua o de sonido, también hay ondas de luz. Por lo tanto, la luz se ve como una onda, lo que también se conoce como óptica de ondas. El modelo de luz según Christiaan Huygens establece que las ondas de luz se propagan en el aire de forma similar a las ondas de sonido. A estas ondas de luz se les pueden asignar varias propiedades, como amplitud o longitud de onda. Con la ayuda de este modelo, se puede explicar claramente la apariencia de reflexión, refracción y difracción. Si desea obtener más información sobre los modelos ligeros, haga clic en el término y llegará al artículo.

  • Las ondas de luz se propagan en el aire de manera similar a las ondas de sonido.
  • La apariencia de reflexión, refracción y difracción se puede explicar utilizando el modelo de luz de Christiaan Huygens.

Interferencia de múltiples columnas.

Interferir ondas de tres o más columnas (o de tres o más fuentes) entre sí, esto da como resultado nuevos efectos, los llamados Máximos secundarios sobre. Estos son máximos que no son tan intensos como los máximos principales, pero que sin embargo están claramente delimitados de los máximos principales, es decir, hay puntos oscuros (mínimos) en el medio.

Los fenómenos de interferencia para una rendija triple y cuádruple se compilan aquí, las intensidades se representan en la representación de la derecha.
La doble rendija (arriba) se usa para comparar:

Número de columna Foto de interferencia Representación de las intensidades
Doble hendidura
Triple brecha
Hendidura cuádruple

Las fotos de interferencia se tomaron con un puntero láser verde y disposiciones de rendijas con g = 0,1 mm (ancho de rendija 0,05 mm). Cuando se ven con el ojo, las imágenes de interferencia son significativamente más nítidas y claras que las grabadas con la cámara.
Las intensidades se simularon mediante un programa que también se puede descargar del servidor de educación estatal. Programa de Grüninger sobre interferencia en múltiples columnas

    los Número de máximos secundarios Z donde Z = n - 2, donde n es el número de columnas o fuentes.

2) Por qué surgen los máximos secundarios:

¿Cómo surgen estos máximos secundarios?

Primero discutiremos esta pregunta usando la triple brecha como ejemplo.

Es notable que en la triple rendija, los máximos secundarios están precisamente donde los mínimos (es decir, las áreas oscuras) están en la doble rendija.

Compare las dos representaciones de la derecha: doble espacio arriba - triple espacio abajo.

Ligereza u oscuridad: una cuestión de diferencia de camino.

De El La diferencia de ruta es la diferencia de distancia de las ondas desde las grietas hasta el punto donde se examina la interferencia. Decide cómo interfieren las ondas en este punto.

En el Doble hendidura siempre obtenemos entonces brillocuando las ondas de las grietas (o fuentes) constructivo interferir. Ese es el caso cuando el Diferencia de camino de las dos ondas λ o un múltiplo integral de los cuales es.
Se aplica lo siguiente: δ = n * λ.

Oscuridad resultados de mas destructivo Interferencia de las olas. Esto sucede cuando el Diferencia de ruta a múltiplo impar de la mitad de la longitud de onda es.
Se aplica lo siguiente: δ = (2 n -1) * λ / 2.

Comparemos la rendija doble y la rendija triple en el caso de que la La diferencia de trayectoria de las ondas de las columnas vecinas es solo δ = λ / 2:

3) Se aclara la interferencia con los indicadores de fase.

Puedes ver la interferencia aún mejor Manos de fase representar. Se aplica la siguiente asignación:

El indicador de fase de la onda que se produce en el espacio 1 (rojo) siempre se dibuja horizontalmente. En la punta de la flecha vectorial, el indicador de fase de la onda que se produce en el espacio 2 (azul) se dibuja en el ángulo apropiado. Si es necesario, el indicador de fase para la onda 3 (verde) se traza nuevamente en el ángulo correspondiente en la punta de esta flecha vectorial. La suma vectorial de todos los indicadores de fase (negro) es la intensidad de campo resultante. La intensidad es el cuadrado de eso.

Usando el subprograma:
El tipo de objeto de interferencia (columna doble o múltiple) se puede configurar con el menú de selección de arriba.
Los ángulos de fase se pueden configurar en pasos de 30 ° en el menú de selección inferior. Los ángulos de fase entre 0 ° y 360 ° son posibles aquí, es decir, se examina el fenómeno de interferencia entre el máximo central (orden 0) y el primer máximo principal.

Preguntas y tareas:

Triple brecha:

    ¿En qué ángulo de fase y en qué diferencia de trayectoria δ surge el máximo secundario en el caso de la rendija triple?
    Da la diferencia de camino como una fracción de λ.

Hendidura cuádruple:

    ¿En qué ángulos de fase y en qué diferencias de trayectoria δ resultan los máximos secundarios para la rendija cuádruple?
    Vuelva a dar las diferencias de trayectoria como una fracción de λ.

4) Otros materiales:

Para simular las intensidades con los indicadores de fase, también hay varios archivos EXCEL interactivos para descargar en el servidor de educación estatal (en el resumen en el área de óptica en la parte inferior):
archivos EXCEL interactivos para las múltiples columnas


Video: First Five Minutes of NBCs New Drama. La Brea (Agosto 2022).