Paragraaf 9.5 Energieniveaus en fotonen.

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Planning:

- Korte terugblik 9.4

- Uitleg 9.5 deel 1 het FEE.

- Oefenen.

- HW.

Hoofdoel: het begrijpen en kunnen rekenen met het FEE.

Foto-elektrisch effect

In de 19de eeuw werd ontdekt dat licht golfeigenschappen heeft. Als gevolg werd gedacht dat het ontsnappen van de elektronen zou moeten afhangen van de intensiteit, oftewel de amplitude.

Dus elke kleur licht zou elektronen kunnen losmaken, zolang de intensiteit hoog genoeg zou zijn.

Foto-elektrisch effect

In de 19de eeuw werd ontdekt dat licht golfeigenschappen heeft. Als gevolg werd gedacht dat het ontsnappen van de elektronen zou moeten afhangen van de intensiteit, oftewel de amplitude.

Dus elke kleur licht zou elektronen kunnen losmaken, zolang de intensiteit hoog genoeg zou zijn.

Foto-elektrisch effect

In plaats van de intensiteit, bleek het de frequentie (en dus de kleur) van het licht het verschil te maken. Als de frequentie boven een bepaalde grensfrequentie (fgrens) komt, dan ontsnappen de elektronen en anders niet.

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen. 

Uittree-energie

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen. 

Uittree-energie

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

E​foton​​=E​uittree​​+E​kin​​

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen. 

Energie van foton                                 

  Pakketje, kwanta                                  

Uittree-energie

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

E​foton​​=E​uittree​​+E​kin​​

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen. 

Energie van foton                               Uittree-energie                  

  Pakketje, kwanta                                Ionisatie-energie                      

Uittree-energie

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

E​foton​​=E​uittree​​+E​kin​​

E​foton​​=hf​grens​​

E​foton​​=h​λ​grens​​​​c​​

Volgens Einstein was licht opgebouwd uit kleine deeltjes genaamd fotonen. Het waren deze deeltjes die geabsorbeerd werden door de elektronen. 

Energie van foton                               Uittree-energie                   Kinetische energie

 Pakketje, kwanta                                 Ionisatie-energie                snelheid ten gevolge

                                                                                                                       van de spanning

Uittree-energie

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

E​foton​​=E​uittree​​+E​kin​​

E​kin​​=E​elek​​=qU=eU

E​foton​​=hf​grens​​

E​foton​​=h​λ​grens​​​​c​​

Foto-elektrisch effect experiment

Ga na of blauw licht (golflengte 460 nm) sterk  genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren. Zie tabel 24 in Binas voor de uittree energie.

Ga na of blauw licht sterk genoeg is om elektronen in een stuk zilver te ioniseren.

Zilver --> Ag

BINAS T24:  

Euittree = 4,70 eV

fgrens = 1,14·1015 Hz

λgrens = 264 nm

Ionisatie-energie van zilver-atoom: Euittree = 4,70 eV

Blauw licht: 

Vraag 4 & 5 van WS

E​foton​​=hf=h​λ​​c​​

E​foton​​=0,414⋅10​−18​​ J

Blauw licht:

f = 0,60·1015  - 0,65·1015 Hz

λ = 460  nm

E​foton​​=2,58 eV

Les 2

- Oefenen met het FEE.

Hoofdoel:

- Rekenen met energie overgangen.

1. Een bepaald foton heeft een energie van 5,77 eV. Bereken de golglengte.

2. We laten deze fotonen vallen op een Cesium plaatje (Cs). Bereken de bewegingsenergie in Joule v.d. elektronen.

3. Bereken de snelheid van de elektronen (tabel 7B massa elektron).

4. Welk spanningsverschil moet het elektron doorlopen zodat de elektronen net niet bij de anode aan kunnen komen. 

Uitwerking.

00:31

Hoe heet zo'n lichtdeeltje.

1. quanta
2. proton
3. foton
4. neurtron

00:46

Waar hangt de energie van het foton van af.

1. Golflengte en frequentie
2. Snelheid en frequentie
3. Golflengte en snelheid
4. Snelheid en massa

01:54

Bij welke overgang heb je de kleinste golflengte nodig?

1. 1-->2
2. 1-->3
3. dat maakt niks uit.

03:30

Als het elektron terugvalt is er sprake van een:

1. Absorptie spectrum
2. Emissie spectrum
3. Continuspectrum
4. Alle opties zijn goed.

03:34

Teken 4 schema's boven elkaar, 1 t/m 4. Hoeveel mogelijke golflengtes kan een elektron uitzenden bij het terugvallen, upload foto met toelichting.

03:34

Het waterstof atoom verhouden de energieniveaus zich als:


Waarbij n het niveau is. Bereken de golflengte die nodig is om het elektron van n = 1 naar n = 5 te gaan. Let op En is in elektronvolt

E​n​​=​n​2​​​​−13,6​​