15.1 Licht

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Deze les

Planning:

- Start H15

- Diverse oefeningen.

Leerdoelen:

- Het begrijpen dat licht zowel golf als deeltjes verschijnselen vertoont.

- Beschrijven van een aantal experimenten.

 

Troost je met onderstaande uitspraak.

Licht

• Rond 1700 was er een flinke discussie gaande over of licht nu deeltjes of golven zijn. 
• Newton beschouwde licht als deeltjes en Huygens als golven.
• Nederland - Engeland: 1 - 1  

Licht

• Licht bestaat uit fotonen
• Fotonen hebben eigenlijk een dubbel karakter, ze hebben beide eigenschappen zowel golf als deeltje.
• Deze eigenschappen gelden ook voor bijvoorbeeld protonen en elektronen.

Deeltje of golf.

• Kenmerkende eigenschappen.
• Golfgedrag treedt bijvoorbeeld interferentie op. 
• Deeltjesgedrag zijn bijvoorbeeld botsingen en ondeelbaarheid. 

Energie

• Energie in licht is gequantiseerd. Deze hangt af van de golflengte.

• Elektronen in atomen kunnen fotonen absorberen. Het elektron komt dan in een hogere schil. Elke schil is ook weer gequantiseerd: de energiesprong tussen schillen is dus vast.
• Bij elk 'sprongetje' van de ene naar de andere schil hoort een gequantiseerde hoeveelheid energie

E=​λ​​h⋅c​​=h⋅f

Emissie en absorptie

DEMO TRALIE

Dubbelspleet en tralie

• Beide tonen golfkarakter  aan --> interferentie.
• Interferentie treedt op als golven coherent zijn: dit betekent dat het licht dezelfde golflengte (= monochromatisch) heeft en in fase aankomt. 
• Bij interferentie kunnen golven elkaar versterken of uitdoven

Het dubbelspleetexperiment.

De verwachting was dit:

Dit was het resultaat.

Interferentie

Dubbelspleet     Tralie

d

Plaatje in je boek is niet echt een werkelijke weergave 15.4

d

Buiging van licht.

Je kunt mensen in een lokaal, zonder ze te zien toch horen praten.  Hoe kan dat? 

Buiging van licht (en geluid).

• Je kunt mensen in een lokaal, zonder ze te zien toch horen praten.  Hoe kan dat?  L
• Geluid kan net als licht om voorwerpen heen buigen. 
• Twee voorwaarden voor buiging: 
• Golven buigen als ze door openingen gaan die in  orde van grootte kleiner zijn dan hun golflengte. Hoe kleiner de opening, hoe meer buiging.
• Golven buigen om objecten heen die in orde van grootte  kleiner zijn dan hun golflengte. 

Buiging

Opdrachtje.

Stel we hebben twee spleten op een afstand van 1,1  micrometer van elkaar. We gebruiken een laser met een golflengte van 656 nm. Achter de twee spleten staat op 1,5 meter een scherm. 

a. Bereken de hoek tussen de eerste en de nulde orde.

b. Bereken de afstand tussen de nulde en eerste orde op het scherm.

c. Hoeveel ordes kun je maximaal zien op het scherm?

d. Beredeneer of de ordes dichter bij elkaar komen als we de golflengte kleiner maken?

Het Foto-elektrisch effect

• Licht kan onder bepaalde voorwaarden elektronen uit metalen vrijmaken. Waar is dit van afhankelijk?
• Golflengte
• Soort metaal. 

• Foto = 'licht'
• Elektrisch = 'stroom'

De opstelling + natuurkunde

K = Kathode (metaal)

A = anode 

Licht:

Metaal: 

 

E​FOTON​​=​λ​​h⋅c​​

E​UITTREE​​

E​K​​=E​Fot​​−E​Uit​​

BINAS TABEL 24 !!!

phet.colorado.edu

Bron: methode Newton natuurkunde

Het FEE samengevat.

• Licht kan elektronen vrijmaken uit metalen.
• Golflengte van licht en soort metaal bepalen of het effect optreedt!
• Intensiteit = felheid van het gebruikte licht heeft geen invloed of elektronen vrij worden gemaakt.
• Intensiteit is ook wel het vermogen van de  gebruikte lamp. 
• Let op !!. De energie van het foton (dus de golflengte) bepaald of er een elektron vrijkomt. 
• De intensiteit zegt iets over de het aantal fotonen (en dus niks over de energie van het foton).  

Opdrachtje

Bij het FEE heeft een bepaald elektron een bewegingsenergie van 0,52 eV. Bereken de snelheid van dit elektron.

Opdrachtje. Gebruik hierbij Binas tabel 24.

In twee van de onderstaande situaties worden elektronen vrijgemaakt.  Leg met je Binas uit welke situaties dit zijn en bereken voor één van deze situatie (kies zelf welke) de bewegingsenergie en de benodigde remspanning (in eV). 

a Licht met λ = 620 nm valt op een oppervlak van cadmium (Cd).

b Licht met λ = 186 nm valt op een oppervlak van gallium (Ga).

c Licht met λ = 484 nm valt op een oppervlak van kalium (K).

Het Foto-elektrisch effect

• Licht kan onder bepaalde voorwaarden elektronen uit metalen vrijmaken. Waar is dit van afhankelijk?
• Golflengte
• Soort metaal. 

• Foto = 'licht'
• Elektrisch = 'stroom'

De opstelling + natuurkunde

K = Kathode (metaal)

A = anode 

Licht:

Metaal: 

 

E​FOTON​​=​λ​​h⋅c​​

E​UITTREE​​

E​K​​=E​Fot​​−E​Uit​​

BINAS TABEL 24 !!!

phet.colorado.edu

Bron: methode Newton natuurkunde

Het FEE samengevat.

• Licht kan elektronen vrijmaken uit metalen.
• Golflengte van licht en soort metaal bepalen of het effect optreedt!
• Intensiteit = felheid van het gebruikte licht heeft geen invloed of elektronen vrij worden gemaakt.
• Intensiteit is ook wel het vermogen van de  gebruikte lamp. 
• Let op !!. De energie van het foton (dus de golflengte) bepaald of er een elektron vrijkomt. 
• De intensiteit zegt iets over de het aantal fotonen (en dus niks over de energie van het foton).  

Opdrachtje

Bij het FEE heeft een bepaald elektron een bewegingsenergie van 0,52 eV. Bereken de snelheid van dit elektron.

Opdrachtje. Gebruik hierbij Binas tabel 24.

In twee van de onderstaande situaties worden elektronen vrijgemaakt.  Leg met je Binas uit welke situaties dit zijn en bereken voor één van deze situatie (kies zelf welke) de bewegingsenergie en de benodigde remspanning (in eV). 

a Licht met λ = 620 nm valt op een oppervlak van cadmium (Cd).

b Licht met λ = 186 nm valt op een oppervlak van gallium (Ga).

c Licht met λ = 484 nm valt op een oppervlak van kalium (K).