Hoofdstuk 12 Atoomfysica
§1 Warmtestraling
Infrarood → warmtestraling, hoe hoger de temperatuur, des te meer straling wordt er
uitgezonden. Als het warmer wordt verandert de golflengte. Hete voorwerpen kunnen zelfs
zichtbaar licht zenden. λmax wordt kleiner, als de temperatuur toeneemt. De totale
uitgezonden straling wordt groter bij een hogere temperatuur.
Wet van Wien: λ max ×T =k w Hierin is T de temperatuur in Kelvin en kw de constante van
Wien: 2,8978 x 10-3.
Het hangt van de oppervlakte van een voorwerp af hoeveel warmtestraling het uitzendt. De
P
intensiteit I (W/m2) geeft het stralingsvermogen per vierkante meter: I = . De intensiteit en
A
dus het vermogen hangt sterk af van de temperatuur. Dit verband wordt gegeven door de
wet van Stefan-Boltzmann: P=σ × A ×T 4 Hierin is σ = 5,67x10-8 Wm-2K-4 de constante van
Stefan-Boltzmann.
P
Kwadratenwet: I =
4 π2
§2 Fotonen
Foto-elektrisch effect → licht kan elektronen los slaan.
Uittree-energie → de energie die nodig is om een elektron uit een ionrooster los te halen.
De ionen trekken elkaar aan. Licht bevat deze energie. Bepaalden kleuren licht kunnen wel
elektronen vrij krijgen, anderen niet. Dit komt door de golflengte. De golflengte waarbij nog
net elektronen worden vrijgemaakt is afhankelijk van het metaal → grensgolflengte.
De energie E van een kwantum (→ kleine porties elektromagnetische straling) is recht
evenredig met de frequentie f van de straling en omgekeerd evenredig met de golflengte van
c
het licht. E=h × f =h × . h is hier de constante van Planck = 6,626x10-34J/s. Dit verklaart
λ
het foto-elektrisch effect. Het licht bestaat uit een stroom lichtdeeltjes → fotonen. Als foton
op oppervlak van metaal valt, gaat de energie over naar één van de elektronen in het metaal.
Als de energie van de foton groter dan de uittree energie is dan wordt het elketron
losgemaakt. De frequentie van de foton is dan de grensfrequentie.
Een fotocel zet energie uit straling om in elektrische energie. Fotocel bestaat uit glazen,
vacuüm getrokken buis met een lichtgevoelige wand. Als hier licht op valt worden elektronen
losgemaakt. Sommige elektronen vallen op de metalen draad. Deze draad werkt als anode
het laagje als kathode. Als de draad en het laagje aan stroommeter worden verbonden heb
je de fotostroom. Als de energie van het foton die door het elektron wordt geabsorbeerd
groter is dan de uittree-energie, wordt het restant van de foton-energie gebruikt om het
elektron snelheid te geven. Ek = Efoton - Euit = h x f -Euit.
Als de bronspanning hoog genoeg is, worden elektronen afgeremd zodat geen enkel
elektron de plaat bereikt → remspanning Urem. Als de draad positief geladen wordt, worden
alle uitgezonden elektronen naar de draad getrokken. Je meet dan maximale stroom →
verzadigingsstroom.
§3 Het spectrum als streepjescode
Lijnenspectrum heeft spectraallijnen. In een gasontladingslamp wordt stroom door een
gas gestuurd. De elektronen botsen tegen de gasatomen waardoor gasatomen meer energie
krijgen → aanslaan. De aangeslagen atomen raken extra energie kwijt door uitzenden van
foton → emissie. Het opnemen van energie is absorptie.
Een atoom kan bepaalde hoeveelheden energie opnemen, om die energie weer in bepaalde
kleuren licht uit te zenden. De meest stabiele toestand van een atoom is de grondtoestand.
Het zendt dan geen energie uit. Als een atoom wordt aangeslagen verplaatst een elektron uit
de buitenste schil zich verder naar buiten → aangeslagen toestand. Kort daarna valt het
elektron terug naar de grondtoestand, hierbij worden fotonen uitgezonden (emissie).
§1 Warmtestraling
Infrarood → warmtestraling, hoe hoger de temperatuur, des te meer straling wordt er
uitgezonden. Als het warmer wordt verandert de golflengte. Hete voorwerpen kunnen zelfs
zichtbaar licht zenden. λmax wordt kleiner, als de temperatuur toeneemt. De totale
uitgezonden straling wordt groter bij een hogere temperatuur.
Wet van Wien: λ max ×T =k w Hierin is T de temperatuur in Kelvin en kw de constante van
Wien: 2,8978 x 10-3.
Het hangt van de oppervlakte van een voorwerp af hoeveel warmtestraling het uitzendt. De
P
intensiteit I (W/m2) geeft het stralingsvermogen per vierkante meter: I = . De intensiteit en
A
dus het vermogen hangt sterk af van de temperatuur. Dit verband wordt gegeven door de
wet van Stefan-Boltzmann: P=σ × A ×T 4 Hierin is σ = 5,67x10-8 Wm-2K-4 de constante van
Stefan-Boltzmann.
P
Kwadratenwet: I =
4 π2
§2 Fotonen
Foto-elektrisch effect → licht kan elektronen los slaan.
Uittree-energie → de energie die nodig is om een elektron uit een ionrooster los te halen.
De ionen trekken elkaar aan. Licht bevat deze energie. Bepaalden kleuren licht kunnen wel
elektronen vrij krijgen, anderen niet. Dit komt door de golflengte. De golflengte waarbij nog
net elektronen worden vrijgemaakt is afhankelijk van het metaal → grensgolflengte.
De energie E van een kwantum (→ kleine porties elektromagnetische straling) is recht
evenredig met de frequentie f van de straling en omgekeerd evenredig met de golflengte van
c
het licht. E=h × f =h × . h is hier de constante van Planck = 6,626x10-34J/s. Dit verklaart
λ
het foto-elektrisch effect. Het licht bestaat uit een stroom lichtdeeltjes → fotonen. Als foton
op oppervlak van metaal valt, gaat de energie over naar één van de elektronen in het metaal.
Als de energie van de foton groter dan de uittree energie is dan wordt het elketron
losgemaakt. De frequentie van de foton is dan de grensfrequentie.
Een fotocel zet energie uit straling om in elektrische energie. Fotocel bestaat uit glazen,
vacuüm getrokken buis met een lichtgevoelige wand. Als hier licht op valt worden elektronen
losgemaakt. Sommige elektronen vallen op de metalen draad. Deze draad werkt als anode
het laagje als kathode. Als de draad en het laagje aan stroommeter worden verbonden heb
je de fotostroom. Als de energie van het foton die door het elektron wordt geabsorbeerd
groter is dan de uittree-energie, wordt het restant van de foton-energie gebruikt om het
elektron snelheid te geven. Ek = Efoton - Euit = h x f -Euit.
Als de bronspanning hoog genoeg is, worden elektronen afgeremd zodat geen enkel
elektron de plaat bereikt → remspanning Urem. Als de draad positief geladen wordt, worden
alle uitgezonden elektronen naar de draad getrokken. Je meet dan maximale stroom →
verzadigingsstroom.
§3 Het spectrum als streepjescode
Lijnenspectrum heeft spectraallijnen. In een gasontladingslamp wordt stroom door een
gas gestuurd. De elektronen botsen tegen de gasatomen waardoor gasatomen meer energie
krijgen → aanslaan. De aangeslagen atomen raken extra energie kwijt door uitzenden van
foton → emissie. Het opnemen van energie is absorptie.
Een atoom kan bepaalde hoeveelheden energie opnemen, om die energie weer in bepaalde
kleuren licht uit te zenden. De meest stabiele toestand van een atoom is de grondtoestand.
Het zendt dan geen energie uit. Als een atoom wordt aangeslagen verplaatst een elektron uit
de buitenste schil zich verder naar buiten → aangeslagen toestand. Kort daarna valt het
elektron terug naar de grondtoestand, hierbij worden fotonen uitgezonden (emissie).
