Quantum Tunneling Effect experiment

[Night-Reveller]

Het lijkt me eens leuk om met huis-, tuin- en keuken spulletjes een QTE experiment uit te voeren. Daarmee kan ik lekker neefjes en nichtjes mee verbazen en wellicht interesseren voor techniek.

Het experiment dat ik voor ogen heb is om microgolf stralen door twee prisma's te leiden. Wanneer de prisma's uit elkaar gehaald worden, worden de meeste photonen door het eerste prisma afgebogen naar een detector, maar een deel schiet door een "tunnel" naar het andere prisma en vervolgen hun weg alsof er geen gat tussen de prisma's is. Het bizarre is dat de fotonen instantaan door de tunnel reizen

Schematisch:


Het grootste probleem wat ik heb is dat ik niet over alle materialen beschik. Een magnetron is het probleem niet, maar ik weet niet of ik normale doorzichtige prisma's kan gebruiken. Ik heb gelezen dat ik daarvoor prisma's gemaakt van paraffine moet gebruiken, maar ik weet niet of dat klopt. Heeft iemand een idee?

Als detector zat ik te denken aan een spaarlamp die dan oplicht onder bestraling, of een velletje aluminum folie dat dan lekker knettert. Heeft iemand een beter idee?

[ Voor 12% gewijzigd door Night-Reveller op 04-02-2014 12:54 . Reden: fix plaatje ]

[link0007]

Gebruik je wel een veilige opstelling? Je moet niet zomaar met magnetronstraling gaan spelen.

Acryl wordt volgens mij wel gebruikt voor experimenten met magnetronstraling.

Maar ik betwijfel eigenlijk vooral of je opstelling wel een zinnig resultaat kan opleveren. Wat verwacht je te kunnen meten met spaarlampen (kerstlampjes werken trouwens ook goed) wat duidt op tunneling?

Ook: wat is de educatieve waarde voor je neefjes en nichtjes? Die snappen hier de ballen van, al ben je de beste leraar op aarde. Er zijn veel leukere experimenten te verzinnen om met kinderen uit te halen. De belangrijkste educatieve experimenten zijn gericht op begrip kweken voor de wetenschappelijke methode. Dus: hypotheses opstellen, strakke experimenten bedenken, goede metingen verrichten, storende factoren uitsluiten, onderbouwde conclusies trekken en je hypotheses daaraan toetsen.

Bij dit experiment betwijfel ik of het zinvol is. Maar misschien snap ik het gewoon niet helemaal.

[Night-Reveller]

Oh laat dat maar aan mij over Ik vind het namelijk zelf ook leuk om ermee te spelen.

Ik ben op jouw tips wat verder gaan zoeken en ik kwam op een nederlands bedrijf uit dat ook glazen prisma's maakt. Hoe verhoud zich dat tot acryl? Weet je dat toevallig?

[link0007]

Ik zou zeggen: sprokkel wat neefjes/nichtjes bij elkaar, maak verschillende materialen om te testen, en doe lekker wetenschappelijk onderzoek naar de brekingsindex van alle materialen?

[slow whoop]

Waarom gebruik je niet gewoon zichtbaar licht? Dat lijkt me een stuk veiliger dan magnetronstraling. Er zit niet voor niets een kooi van Faraday om je magnetron gebouwd. Bovendien zijn er voor zichtbaar zicht voldoende transparante materialen beschikbaar.
En volgens mij kun je je prisma's dan ook verder van elkaar afzetten, omdat de golflengte langer is.
O nee, de golflengte van zichtbaar licht is natuurlijk veel korter.

[ Voor 10% gewijzigd door slow whoop op 04-02-2014 15:00 ]

[Night-Reveller]

precies de golflengte van magnetron straling is dermate dat de "gap" heel redelijk kan zijn en makkelijk het effect aan te tonen is.

Voor de veiligheid zet ik de magnetron ook niet op vol vermogen, maar zo laag mogelijk. En ook wil ik de stalen binnen kant hergebruiken om enkele "buizen" te maken waar de straling binnen blijft.

Ik denk dat ik gewoon begin met acryl, das lekker goedkoop en als dat niet werkt, neem ik wel een glazen prisma. Bedankt voor de tips!

[Sissors]

Night-Reveller schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 12:49:
Het lijkt me eens leuk om met huis-, tuin- en keuken spulletjes een QTE experiment uit te voeren. Daarmee kan ik lekker neefjes en nichtjes mee verbazen en wellicht interesseren voor techniek.

Het experiment dat ik voor ogen heb is om microgolf stralen door twee prisma's te leiden. Wanneer de prisma's uit elkaar gehaald worden, worden de meeste photonen door het eerste prisma afgebogen naar een detector, maar een deel schiet door een "tunnel" naar het andere prisma en vervolgen hun weg alsof er geen gat tussen de prisma's is. Het bizarre is dat de fotonen instantaan door de tunnel reizen

Dan zou je sneller dan snelheid van het licht informatie kunnen versturen, dacht dat dat niet zou moeten kunnen.

Even nagezocht, en moet zeggen dat het er nog niet veel duidelijker op wordt met wiki, sommige zeggen dat het nieuw is, sommige zeggen dat het klopt en niks nieuws is, en sommige zeggen dat het niet klopt. Zo moeilijk moet het toch niet zijn een microwave pulse erop te schieten en te kijken hoe lang het duurt voordat een detector erop reageert? Vooral als het op afstanden van een meter nog werkt.

[Night-Reveller]

Sissors schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 15:42:
[...]

Dan zou je sneller dan snelheid van het licht informatie kunnen versturen, dacht dat dat niet zou moeten kunnen.

Klopt, dat kan niet en dat doet het ook niet. Er zijn meer mensen die dat denken

Wat er gebeurt is dat de foton de "gap", de tunnel, niet ervaart. De afstand die de foton daarmee aflegd van magnetron tot detector is dus korter, waardoor hij sneller lijkt te gaan dan het licht. Hij komt ineens tevoorschijn *plop* aan de andere kant van de tunnel, zonder tijdsverlies.

Bedenk zelf dat de magnetron fotonen uitzend en vraag jezelf af of deze fotonen sneller gaan dan het licht (c.q. fotonen)? Contradictie in terminus.

Ik laat even in het midden hoe, wat en waarom dat kan, dat weet ikzelf ook niet. Sterker, voor zover ik weet, weet niemand dat vooralsnog.

[ Voor 5% gewijzigd door Night-Reveller op 04-02-2014 16:01 ]

[slow whoop]

Ik vraag me ook af of je dit onder de Qunatum Tunneling Effecten kunt scharen.

Maar het is weldegelijk zo dat je door met de afstand van de prisma's te spelen de hoeveelheid "licht" dat rechtdoor gaat kunt beinvloeden.

In eerste prisma waar het licht in gereflecteerd wordt treedt totale interne reflectie op. Daardoor ontstaat een zogenaamde evanescent wave aan de buitenkant van de schuine zijde van dit prisma. Als het tweede prisma dicht genoeg bij de eerste staat (dichter dan een paar maal de golflengte van het licht) kan het licht propageren door het tweede prisma. Dit is frustrated total internal reflection.

[Sissors]

Night-Reveller schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 16:00:
[...]

Klopt, dat kan niet en dat doet het ook niet. Er zijn meer mensen die dat denken

Wat er gebeurt is dat de foton de "gap", de tunnel, niet ervaart. De afstand die de foton daarmee aflegd van magnetron tot detector is dus korter, waardoor hij sneller lijkt te gaan dan het licht. Hij komt ineens tevoorschijn *plop* aan de andere kant van de tunnel, zonder tijdsverlies.

Bedenk zelf dat de magnetron fotonen uitzend en vraag jezelf af of deze fotonen sneller gaan dan het licht (c.q. fotonen)? Contradictie in terminus.

Ik laat even in het midden hoe, wat en waarom dat kan, dat weet ikzelf ook niet. Sterker, voor zover ik weet, weet niemand dat vooralsnog.

Dat is natuurlijk relevant voor de foton, maar niet voor de gebruiker: Als ik wat verstuur, en minder dan afstand / c tijd later komt er een bitje aan bij de ontvanger, dan is het systeem sneller dan licht, onafhankelijk van of dat foton het nou wel of niet is.

Als slow whoop gelijk heeft komt dat bitje niet aan sneller dan dat je zou verwachten. En dan denk ik: Zo moeilijk is dat in een lab niet te meten. Van wat ik zo snel heb gelezen is het enkel op indirecte manieren gemeten, en dat begrijp ik niet als het echt werkt: een microwave pulse versturen en meten hoe lang het duurt is niet zo moeilijk. Tuurlijk je moet wat calibreren, maar we hebben het over een opstelling van een paar meter maximaal, waarbij er een meter getunneld zou worden, dat moet eenvoudig genoeg te meten zijn.

[Night-Reveller]

slow whoop schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 16:03:
In eerste prisma waar het licht in gereflecteerd wordt treedt totale interne reflectie op. Daardoor ontstaat een zogenaamde evanescent wave aan de buitenkant van de schuine zijde van dit prisma. Als het tweede prisma dicht genoeg bij de eerste staat (dichter dan een paar maal de golflengte van het licht) kan het licht propageren door het tweede prisma. Dit is frustrated total internal reflection.

Cool! Mooi voorbeeld van dat glas en de rimpels op je vinger afdruk. Ik wist niet dat dat eigenlijk hetzelfde effect is.

In die pagina op wiki wordt ook vermeld dat het effect hetzelfde is als QT, als je de golffunctie van een foton beschouwd.

[Night-Reveller]

Sissors schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 16:11:
[...]

Dat is natuurlijk relevant voor de foton, maar niet voor de gebruiker: Als ik wat verstuur, en minder dan afstand / c tijd later komt er een bitje aan bij de ontvanger, dan is het systeem sneller dan licht, onafhankelijk van of dat foton het nou wel of niet is.

Als slow whoop gelijk heeft komt dat bitje niet aan sneller dan dat je zou verwachten. En dan denk ik: Zo moeilijk is dat in een lab niet te meten. Van wat ik zo snel heb gelezen is het enkel op indirecte manieren gemeten, en dat begrijp ik niet als het echt werkt: een microwave pulse versturen en meten hoe lang het duurt is niet zo moeilijk. Tuurlijk je moet wat calibreren, maar we hebben het over een opstelling van een paar meter maximaal, waarbij er een meter getunneld zou worden, dat moet eenvoudig genoeg te meten zijn.

Ook met huis-, tuin- keukenspulletjes? Ik wel een simpele en onnauwkeurige manier gevonden om de snelheid van het licht te meten, maar is de timing te meten met simpele dingetjes?

[Sissors]

Night-Reveller schreef op dinsdag 04 februari 2014 @ 16:19:
[...]

Ook met huis-, tuin- keukenspulletjes? Ik wel een simpele en onnauwkeurige manier gevonden om de snelheid van het licht te meten, maar is de timing te meten met simpele dingetjes?

Dat is denk ik weer wat lastiger. Ik weet sowieso niet hoe duur de detector die je nodig hebt zal zijn, maar ook voor gewoon de tijdsmeting heb je op zijn wel redelijk wat kennis nodig om zo'n systeem te maken, en bij voorkeur apparatuur die wel redelijk wat kost.

[link0007]

Zelfs met je magnetron op laag vermogen blijft het gevaarlijk. Een keukenmagnetron werkt op 2.45GHz en 600W. Een normale magnetron voor natuurkunde practicum werkt op 10GHz en 10W. Niet alleen is het wattage lager dus, maar ook is ervoor gezorgd dat de straling niet zo heftig geabsorbeerd wordt door menselijk weefsel als 2.45GHz straling.

Voordat je mensen pijn doet: Wikipedia: Microwave burn

[slow whoop]

Ik zou het risico ook zeker niet onderschatten, en de hele opstelling in een kooi van Faraday zetten. Magnetronstraling is gewoon erg gevaarlijk.

Als detectoren zou je ook gewoon TL-buizen kunnen gebruiken. Die lichten op onder invloed van magnetronstraling. Afhankelijk van hoe ver je de prisma's uit elkaar zet licht de ene TL-buis dan dus meer op dan de andere. Tip: Doe het experiment in het donker.

[Salvatron]

beetje veel risico om met een magnetron aan de slag te gaan imo

[Night-Reveller]

Goed punt. Ik kan het beter eerst proberen op mijn kat, om te testen of het schadelijk is voor ik er zelf mee aan de slag ga.

Punt is dat de frequentie zo laag mogelijk moet zijn, zodat de golflengte en dus de "gap" zo groot mogelijk is. Het is een kwestie van voorzichtig zijn en controleren op lekkages. Bovenal geldt, wat er ook gebeurd: altijd van je af magnetronnen en niet voor de straal gaan staan.

[MSalters]

Ik snap nog steeds niet wat je van die prisma's verwacht. Spiegeling aan het grensvlak/interne reflectie? Dan heb je een fors verschil in brekingsindex nodig, en uiteraard gebruikt je daarvoor de brekingsindex op 10 Ghz, niet 100 Thz. Ik snap je keuze voor acryl dus niet zo. Waarom zouden ze (optisch) doorzichtig moeten zijn?

[Night-Reveller]

Ik probeer het met acryl, want het is een goedkope oplossing (€2,50 per stuk). Ik had lange tijd geleden een site gevonden die hetzelfde proefje deed, maar dan met een prisma van paraffine. Geen idee of dat beter is dan acryl eerlijk gezegd, noch waar ik paraffine vandaan moet halen.

Heb jij een beter idee dan acryl?

[Salvatron]

misschien kunnen de magnetrongolven ergens tegen terugkaatsen dus dan is van je af richten misschien nog niet 100% veilig

[Night-Reveller]

Dunno. Ik ga er vanuit dat een betonnen muur wel absorberende eigenschappen heeft. Ik kan er ook een glas water bij plaatsten.

Het beste is om het geheel in een kooi van faraday te plaatsen, maar dan vliegen die stralen als een flipperkast in de kooi en is het QT-effect niet aan te tonen, want dan is er overal straling. Dus volledig in een kooi is geen optie. Gezond verstand is vaak een goede;

• metalen buizen maken om de stralen te richten en te isoleren.
• absorberende materialen gebruiken om reststraling op te vangen aan het einde van de buis.
• zo laag mogelijk vermogen gebruiken.
• altijd van je af magnetronnen
• zo kort mogelijke tijd de magnetron gebruiken (lees: hooguit een paar seconden).

Any other ideas?

[ Voor 3% gewijzigd door Night-Reveller op 06-02-2014 15:18 ]

[link0007]

Gezond verstand is vaak een goede

Gezond verstand houdt in dat je het niet doet, want je lijkt niet erg veel kennis van zaken te hebben.

A.u.b. ook NIET op je kat uitproberen. Wees dan een vent en richt dat ding op jezelf.

Doe het veilig of doe het helemaal niet.

[Night-Reveller]

link0007 schreef op donderdag 06 februari 2014 @ 20:08:
[...]
A.u.b. ook NIET op je kat uitproberen.
[...]

Nee, toch maar niet doen?

[ Voor 11% gewijzigd door Night-Reveller op 07-02-2014 13:43 ]

[AtomicShockwave]

Een alternatief voor gevaarlijk gedoe met magnetrons:

Een double slit experiment met een laserpointer en een zwartgeblakerd stukje glas.

Das pas veilige ghetto quantum mechanica

[ Voor 4% gewijzigd door AtomicShockwave op 19-02-2014 22:55 ]