Kvantefysikk er den delen av fysikken som beskriver naturen på svært små skalaer: atomer, elektroner, fotoner, atomkjerner og andre partikler. I Fysikk 2 møter du kvantefysikk fordi klassisk fysikk ikke kan forklare alt vi observerer. Klassisk fysikk fungerer godt for baller, biler, planetbevegelser og elektriske kretser, men den kommer til kort når energi sendes ut i små pakker, når lys oppfører seg som partikler, og når elektroner bare kan ha bestemte energinivåer i atomer.
Hovedideen i kvantefysikk er ikke at naturen er tilfeldig på en løs eller mystisk måte. Hovedideen er at naturen på mikronivå følger lover som er annerledes enn hverdagsintuisjonen vår. Energi kan være kvantisert, lys kan beskrives både som bølge og partikkel, og vi kan ofte bare beregne sannsynligheter for hva som skjer. Dette gjør kvantefysikk uvant, men også svært presis.
For elever på VG3 er målet å forstå de viktigste modellene, bruke sentrale formler og forklare eksperimenter som viser hvorfor kvantefysikk trengs. Du bør kunne bruke sammenhenger som E = hf og forklare fotoelektrisk effekt, spektre, energinivåer og bølge-partikkel-dualitet. Du bør også kunne drøfte modellene: hva de forklarer, hvilke begrensninger de har, og hvorfor moderne fysikk utviklet seg fra klassisk fysikk.
På ifingo kan du jobbe videre med flere forklaringer og oppgaver i /ressursbank/artikler/fysikk-2/ og repetere forkunnskaper fra /ressursbank/artikler/fysikk-1/. Denne artikkelen er skrevet for LK20 og Fysikk 2, med konkret språk, eksamensrelevante begreper og elevvennlige eksempler.
Hvorfor trengte vi kvantefysikk?
På slutten av 1800-tallet virket det som om fysikken nesten var ferdig. Newtons mekanikk beskrev bevegelse, Maxwell hadde samlet elektromagnetismen, og termodynamikken forklarte varme og energi. Likevel fantes det flere problemer som ikke passet med de klassiske modellene. De viktigste var svartlegemestråling, fotoelektrisk effekt, atomspektre og stabiliteten til atomer.
Klassisk fysikk forventet for eksempel at et varmt legeme skulle sende ut stråling på en måte som ikke stemte med målinger. Den kunne heller ikke forklare hvorfor lys med lav frekvens ikke klarte å rive løs elektroner fra et metall, selv om lyset hadde høy intensitet. Den kunne heller ikke forklare hvorfor hydrogen bare sender ut bestemte spektrallinjer. Slike problemer viste at modellen måtte endres.