Voorbeelden: Kwantummechanica
Nieuw in SimuFysica (versie 2020): Het atoommodel van Bohr is prachtig in zijn eenvoud, maar ook beperkt in zijn mogelijkheden. Het atoommodel wat volgde is dat van Schrodinger, waaruit blijkt dat de elektronen in zogenaamde orbitalen voorkomen. Deze simulatie animeert voor het waterstofatoom alle orbitalen t/m het 3d niveau. Links wordt een cartooneske weergave van de vorm van het orbitaal gegeven. In het middel staat het radiële deel van de golffunctie. Hieruit kan worden afgeleidt of (en hoe vaak) de golffunctie van teken verwisselt als je radiaal van de kern afbeweegt. Dit teken is ook verwerkt in de plotys van het orbitaal: rood betekent dat de golffunctie negatief is, blauw betekent dat deze positief is. Met de start/stop knop wordt het orbitaal gegenereerd op grond van de daadwerkelijke volledige golffunctie van het orbitaal. Uit de golffunctie kan namelijk de kans worden berekend om het elektron op een bepaalde plek aan te treffen. Een simulatie geeft ons de kans om heel vaak te proben waar het elektron zich kan ophouden. Uit al deze posities wordt uiteindelijk de werkelijke vorm van het orbitaal bepaald.
Het fysisch correct beschrijven en verklaren van het spectrum van een zwarte stralen heeft het begin van de kwantummechanica ingeluid. Met deze simulatie kun je voor temperaturen tussen 1000 en 10000 K de Planck-kromme berekenen. De totale intensiteit wordt automatisch berekend, maar het is ook mogelijk om handmatig de intensiteit op een bepekt golflengte gebied te bepalen. De wet van Wien en de wet van Stefan Boltzmann zijn rechtsboven weergegeven. Rechtsonder is een benadering van de kleur van de zwarte straler te zien.
Met behulp van deze simulatie kun je laten zien hoe de impuls van een elektron gecorreleerd is aan de golflengte van de golfbeschrijving ervan. De onzekerheidsrelatie van Heisenberg laat verder zien hoe de minimale onzekerheid in de positie van een deeltje gedefinieerd is bij een bepaalde onzekerheid in impuls. In het diagram rechtsboven zie je welke combinaties van Δx en Δp zijn toegestaan.
Deze eenvoudige simulatie laat zien hoe de toegestane elektronbanen t.o.v. elkaar liggen volgens het model van Bohr. De DeBroglie golven kunnen worden getekend wat verklaart waarom die banen zijn toegestaan. Verder kunnen ook de Lyman, Balmer en Passchen overgangen worden gevisualiseerd in zowel het atoom als in het energiediagram rechts.
Het Compton effect is een effect dat optreedt wanneer een röntgenfoton botst op bijvoorbeeld een elektron. Bij deze botsing zijn zowel impuls als energie behouden, wat leidt tot een verlading van de energie van het foton, en dus een vergroting van de golflengte. De mate waarin dit verandert hangt sterk af van de verstrooiingshoek, welke in deze simulatie is in te stellen.
Stel zelf de breedte in van deze oneindig diepe potentiaalput en onderzoek wat dit doet met de ligging van de energieniveaus. Rechts is voor ene bepaald energieniveau te visualiseren waar het elektron zich (zonder te meten) zich gemiddeld ophoudt. De golffuncties en de distributiefuncties van het elektron kunnen worden getoond.
Een variant op de vorige simulatie, alleen is nu de potentiaalput niet meer oneindig diep. Met deze simulatie is te zien hoe de golffuncties, en dus ook de distributiefuncties, een eindige waarde buiten de put kunnen aannemen. Het deeltje kan zich voor korte tijd buiten de put bevinden (zonder waarnemen), wat rechts te visualiseren is.
Stel in deze simulatie zelf de breedte en hoogte in en onderzoek wat de reële en imaginaire deel van de golffunctie van het elektron wordt na de barrière. Het feit dat de golffunctie na de barrière niet nul is wil zeggen dat het deeltje toch door de barrière heen kan, ook als de totale energie van het elektron lager is dan de barrière! Aan de rechterkant ziet u de totale tunnelkans, welke berekend wordt a.d.v. van zowel de reële als het complexe deel van de golffunctie voor én na tunnelen.