VWO Natuurkunde - H13 Quantumwereld
Oefentoets
Opgave 1
In het kristalrooster van keukenzout zijn de ionen Na + en de
ionen Cl− om en om gerangschikt. De afstand tussen de ionen
Na+ is gelijk aan 0,564 nm.
Lisa onderzoekt de structuur van keukenzout. Zij laat een
bundel straling op een plaatje keukenzout vallen en analyseert
de straling die door het plaatje heengaat. Het beeld zie je in
figuur 13.1. De grote witte stip komt overeen met de plaats
waar de bundel straling het plaatje keukenzout treft.
1 3p Leg uit wat voor soort straling Lisa bij het
onderzoek heeft gebruikt.
De stralen die het plaatje verlaten, beïnvloeden elkaar.
2 2p Hoe heten de twee natuurkundige verschijnselen
die leiden tot het patroon in figuur 13.1?
3 2p Leid uit het patroon van witte stippen in figuur 13.1 af Figuur 13.1
hoe de ionen Na+ en Cl− ruimtelijk ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt.
Opgave 2
Een molecuul waterstofchloride HCl bestaat uit twee atomen die trillen ten opzichte van elkaar. Het
chlooratoom is veel zwaarder dan het waterstofatoom en beweegt daardoor veel minder dan het
waterstofatoom. In een molecuul HCl zit het waterstofatoom dus opgesloten in een kleine ruimte,
waarin het heen en weer trilt. Door straling te absorberen of af te staan, kan de totale
trillingsenergie van het waterstofatoom toenemen of afnemen.
4 3p Leg uit of de straling die hierbij hoort een continu spectrum of een lijnenspectrum heeft.
De energieniveaus van HCl worden gegeven door:
En (n 12 ) 0,37
En is de totale trillingsenergie van een energieniveau in eV.
n is een geheel getal (0, 1, 2, …).
Emma zegt dat je de trilling van het waterstofatoom in HCl kunt beschrijven met het model van een
deeltje in een doos.
5 2p Ben je het met Emma eens? Licht je antwoord toe.
Als n = 0, dan bevindt een molecuul HCl zich in de grondtoestand. Zijn energie is dan 0,185 eV.
6 3p Leg met behulp van de onzekerheidsrelatie uit dat de totale trillingsenergie van het
waterstofatoom in HCl niet nul kan worden.
Gemiddeld bestaat de helft van de trillingsenergie uit kinetische energie en de andere helft uit
potentiële energie.
7 4p Bereken de golflengte van het proton dat trilt in de grondtoestand.
Caroline meet de soortelijke warmte van HCl bij verschillende temperaturen. De soortelijke warmte
is de hoeveelheid energie die nodig is om 1 kg HCl 1 kelvin in temperatuur te laten stijgen.
Tussen 200K en 500 K verandert de soortelijke warmte van HCl nauwelijks. Dit betekent dat er
alleen maar energie nodig is voor de toename van de kinetische energie van de moleculen.
Boven de 500 K is echter steeds meer energie nodig om HCl 1 kelvin in temperatuur te laten
stijgen.
8 2p Geef hiervoor een verklaring.
Opgave 3
Op aarde ontstaan stofwolken door wind. Op de maan komt geen wind voor, maar toch zijn ook daar
stofwolkjes waargenomen. Dit komt doordat zonnestraling een foto-elektrisch effect op maanstof
veroorzaakt.
Als zonnestraling met een frequentie van 1,50∙10 15 Hz op maanstof valt, dat bestaat uit korreltjes ijzer,
dan schieten elektronen met grote snelheid weg.
9 4p Bereken de maximale snelheid van die elektronen.
Op plekken waar veel stofjes bestraald worden, kan een stofwolk ontstaan.
10 2p Leg uit hoe dat kan.
Hoewel ook de aarde zonlicht opvangt, ontstaan op aarde geen stofwolken door het foto-elektrisch
effect.
Pagina 1 van 3
Oefentoets
Opgave 1
In het kristalrooster van keukenzout zijn de ionen Na + en de
ionen Cl− om en om gerangschikt. De afstand tussen de ionen
Na+ is gelijk aan 0,564 nm.
Lisa onderzoekt de structuur van keukenzout. Zij laat een
bundel straling op een plaatje keukenzout vallen en analyseert
de straling die door het plaatje heengaat. Het beeld zie je in
figuur 13.1. De grote witte stip komt overeen met de plaats
waar de bundel straling het plaatje keukenzout treft.
1 3p Leg uit wat voor soort straling Lisa bij het
onderzoek heeft gebruikt.
De stralen die het plaatje verlaten, beïnvloeden elkaar.
2 2p Hoe heten de twee natuurkundige verschijnselen
die leiden tot het patroon in figuur 13.1?
3 2p Leid uit het patroon van witte stippen in figuur 13.1 af Figuur 13.1
hoe de ionen Na+ en Cl− ruimtelijk ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt.
Opgave 2
Een molecuul waterstofchloride HCl bestaat uit twee atomen die trillen ten opzichte van elkaar. Het
chlooratoom is veel zwaarder dan het waterstofatoom en beweegt daardoor veel minder dan het
waterstofatoom. In een molecuul HCl zit het waterstofatoom dus opgesloten in een kleine ruimte,
waarin het heen en weer trilt. Door straling te absorberen of af te staan, kan de totale
trillingsenergie van het waterstofatoom toenemen of afnemen.
4 3p Leg uit of de straling die hierbij hoort een continu spectrum of een lijnenspectrum heeft.
De energieniveaus van HCl worden gegeven door:
En (n 12 ) 0,37
En is de totale trillingsenergie van een energieniveau in eV.
n is een geheel getal (0, 1, 2, …).
Emma zegt dat je de trilling van het waterstofatoom in HCl kunt beschrijven met het model van een
deeltje in een doos.
5 2p Ben je het met Emma eens? Licht je antwoord toe.
Als n = 0, dan bevindt een molecuul HCl zich in de grondtoestand. Zijn energie is dan 0,185 eV.
6 3p Leg met behulp van de onzekerheidsrelatie uit dat de totale trillingsenergie van het
waterstofatoom in HCl niet nul kan worden.
Gemiddeld bestaat de helft van de trillingsenergie uit kinetische energie en de andere helft uit
potentiële energie.
7 4p Bereken de golflengte van het proton dat trilt in de grondtoestand.
Caroline meet de soortelijke warmte van HCl bij verschillende temperaturen. De soortelijke warmte
is de hoeveelheid energie die nodig is om 1 kg HCl 1 kelvin in temperatuur te laten stijgen.
Tussen 200K en 500 K verandert de soortelijke warmte van HCl nauwelijks. Dit betekent dat er
alleen maar energie nodig is voor de toename van de kinetische energie van de moleculen.
Boven de 500 K is echter steeds meer energie nodig om HCl 1 kelvin in temperatuur te laten
stijgen.
8 2p Geef hiervoor een verklaring.
Opgave 3
Op aarde ontstaan stofwolken door wind. Op de maan komt geen wind voor, maar toch zijn ook daar
stofwolkjes waargenomen. Dit komt doordat zonnestraling een foto-elektrisch effect op maanstof
veroorzaakt.
Als zonnestraling met een frequentie van 1,50∙10 15 Hz op maanstof valt, dat bestaat uit korreltjes ijzer,
dan schieten elektronen met grote snelheid weg.
9 4p Bereken de maximale snelheid van die elektronen.
Op plekken waar veel stofjes bestraald worden, kan een stofwolk ontstaan.
10 2p Leg uit hoe dat kan.
Hoewel ook de aarde zonlicht opvangt, ontstaan op aarde geen stofwolken door het foto-elektrisch
effect.
Pagina 1 van 3
