Inloggen

Kwikdamp

CCVX Voorbeeldtentamen 3 | Opgave 5
Opgaven en antwoorden komen van de CCVX-website. Kom je er zelf niet zelf uit? Dan kun je hieronder je vraag stellen. Ook kun je hieronder eerder gestelde vragen over deze opgave vinden.

Vraag a

Zie afbeelding hieronder: Naarmate de afstand tussen de spleten groter is is de maximale hoek waaronder de elektronen door beiden openingen door kunnen kleiner.

Vraag b

De elektronen moeten naar onderen (in de richting van plaat L) worden afgebogen. Plaat L moet dus positief zijn ten opzichte van plaat K en dus een hogere elektrische potentiaal hebben.

Vraag c

  1. Elektrische kracht zorgt hier voor de benodigde middelpuntzoekende kracht.
  2. Gelijkstellen van de Fmpz en Fel geeft

    m·v2 / r = E·q

    Wanneer we voor de elektrische veldsterkte (E) de in de opgave formule E = ΔU / d schrijven wordt dit

    m·v2 / r = (ΔU / d)·q

    De straal naar de andere kant halen (r wordt R) en voor q de lading van het elektron (elementair ladingskwantum e) nemen geeft

    m·v2 = R·(ΔU / d)·q

    Als we beide kanten keer ½ doen herkennen we links de formule voor kinetische energie

    ½·m·v2 = ½·R·(ΔU / d)·q

    Ek = ½(ΔU·e·R) / d

Vraag d

We vullen in in bovenstaande formule

ΔU = 20,00 V
e = 1,602·10-19 C (lading elektron)
R = 10,0·10-2 m
d = 2,00·10-2 m

We vinden dan

Ek = 8,01·10-18 J

Om om te rekenen naar elektronvolt delen we door 1,602·10-19 en vinden dan

Ek = 50 eV.

Vraag e

Volgens het atoommodel van Bohr kunnen de kwikatomen maar bepaalde energieniveau's innemen. Dit betekent dat de elektronen ofwel géén of alleen bepaalde hoeveelheden energie kunnen verliezen. Dit is in overeenstemming met de resultaten in fig. 3. De piek bij 50 eV zijn de elektronen die geen energie zijn verloren (elastische botsingen). De andere pieken corresponderen met de bepaalde toegestane energieovergangen.

Vraag f

De toegestane energiesprongen zijn steeds het verschil met 50 eV. Dus

41,14 eV → 8,86 eV
42,25 eV → 7,75 eV
43,28 eV → 6,72 eV
44,53 eV → 5,47 eV
45,1 eV → 4,90 eV

Als we ervan uitgaan dat de energie steeds geabsorbeerd wordt door kwikatomen in de grondtoestand volgt hieruit het onderstaande energiediagram.

Vraag f

  1. Voor de fotonenergie behorend bij licht van 579 nm vinden we

    Ef = h·c / λ

    Ef = 6,626·10-34 · 2,9979·108 = 579·10-9

    Ef = 3,43076·10-19 J

    Omgerekend naar eV is dit afgerond 2,14 eV
  2. Dit komt in het energiediagram overeen met de overgang van 8,86 naar 6,72 eV (zie afbeelding hieronder).


kwikdampccvx-1



kwikdampccvx-1

Vraag over "Kwikdamp"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Kwikdamp

Frederik Guddat vroeg op zaterdag 27 jun 2020 om 16:21
Hoi Erik!
In oefening f heb ik het energiediagram gemaakt met E0= -50eV, E1=-45,1 ... E5= - 41,14eV. Zou dat ook kloppen? Bedankt voor al je hulp!

Erik van Munster reageerde op zaterdag 27 jun 2020 om 16:59
Het gaat hier steeds om het verschil met het energieniveau van 50 eV.

Als een kwik atoom een energie van 50 eV heeft betekent dit dat alle energie die bij een botsing van een elektron is gaan zitten in kinetisch energie van het kwikatoom.

Als er een lagere energie gemeten wordt betekent dat een deel van de energie is “opgegaan” aan het in een aangeslagen toestand brengen van het kwikatoom. Het verschil tussen de gemeten energie en 50eV is steeds het energiesprongetje dat binnen het kwikatoom gemaakt wordt.

Erik van Munster reageerde op zaterdag 27 jun 2020 om 17:03
Die 50 eV is de energie van de elektronen die op de kwikatomen afgevuurd worden en heeft op zich niks met de energieniveaus binnen kwik zelf te maken.

(Hele lastige opgave dit, trouwens)


Bekijk alle vragen (2)



Op maandag 22 apr 2019 om 22:51 is de volgende vraag gesteld
Vraag 5b, zeggen ze dat elektronen bewegen van hoge naar lage potentiaal. Is dit dan precies het tegenovergesteld aan de stroom (I) welke altijd van een hoge potentiaal naar een lage potentiaal loopt? Staat dit gelijk aan dat de stroom altijd van + naar - gaat en elektronen van - naar + en dat de pluspool standaard altijd een hoger potentiaal heeft dan de minpool?

Erik van Munster reageerde op dinsdag 23 apr 2019 om 01:08
Ja klopt. Stroom (I) loopt altijd van + naar - maar de elektronen lopen (vanwege hun negatieve lading) van - naar +. Precies andersom dus.

En ja. De pluspool heeft altijd een hogere potentiaal dan de minpool.