Vraag 14
Als we de intensiteiten (y-as) van de grafieken in figuur 1 en 2 aflezen zien we dat de intensiteit op het zonsoppervlak ongeveer 40000 keer zo groot is als de intensiteit op aarde. Volgens de kwadratenwet neemt de intensiteit kwadratisch af met de afstand tot de bron. Er geldtI = Pbron / 4π·r2
Voor de verhouding van de intensiteit op het zonsoppervlak (Izon) en de intensiteit op aarde (Iaarde) vinden we dan
Izon/Iaarde = [Pbron/4πrzon2] / [Pbron/4πraarde2]
Izon/Iaarde = [1/rzon2] / [1/raarde2]
Izon/Iaarde = raarde2 / rzon2
De straal van de zon (rzon) en de afstand van de aarde tot de zon (raarde) vinden we in Binas tabellen 31 en 32C:
rzon = 6,963·10 6 m
raarde = 0,1496·1012 m
Wanneer we dit invullen en uitrekenen vinden we
Izon/Iaarde = 46160
Dit komt ongeveer overeen met het verschil tussen figuur 1 en figuur 2.
Vraag 15
In figuur 6 is af te lezen dat UV-C straling is met golflengtes tussen 200 en 270 nm. In figuur 4 is te zien dat er geen straling tussen 200 nm en 270 nm op het aardoppervlak valt. UV-C draagt daarom dus ook niet bij aan de schadelijkheid van UV-straling.UV-A straling bereikt wél het aardoppervlak maar in figuur 6 is te zien dat de weegfactor van deze straling zeer klein is (kleiner dan 0,001) en dat UV-A daarom nauwelijks schadelijke effecten heeft.
Vraag 16
De totale intensiteit die op de huid valt is evenredig met het oppervlak onder de grafiek op de uitwerkbijlage. De intensiteit kunnen we dus bepalen met de hokjesmethode. Een hokje op deze grafiek is 20 nm breed en 0,00025 Wm-2nm-1 hoog en komt dus overeen met een intensiteit van20 nm · 0,00025 Wm-2nm-1 = 0,005 Wm-2
Zie afbeelding hieronder. We tellen onder de grafiek 9 (vrijwel) hele hokjes. Elk van de letter (a,b,c,d) is bij elkaar ongeveer ook 1 hokjes. Bij elkaar zijn dit 13 hokjes en komen dan op een intensiteit van 0,065 Wm-2. Dit betekent dat er per seconde een energie van 0,065 J per m2 wordt geabsorbeerd. Voor een totale energie van 80 J per m2 vinden we dan voor het aantal seconden dat de huid bloot mag staan aan deze UV-straling
t = 80 / 0,065 = 1230,769 s
Dit is afgerond gelijk aan 21 minuten.
Vraag 17
Een sprong tussen twee energieniveaus komt overeen met één bepaalde energie en dus één spectraalijn. Bij een discreet energiediagram zoals in het linkerplaatje in figuur 7 geeft dus maar een beperkt aantal spectraallijnen (15 in het geval van het linkerplaatje). In figuur 5 is te zien dat de schadelijke UV-straling een gebiedje inneemt tussen 300 en 400 nm. Om zoveel mogelijk golflengtes te absorberen zullen dus zoveel mogelijk verschillende energieniveas aanwezig moeten zijn van de juiste energie. In een bandgapmateriaal zijn zeer veel energieniveau's aanwezig. Het absorptiespectrum zal dus ook een brede band vormen.Vraag 18
In Binas tabel 19A is te zien dat zichtbaar licht loopt van een fotonenergie van 1,60 eV (rood) tot 3,20 eV (violet). Om ervoor te zorgen dat de zonnebrand geen zichtbaar licht absorbeert moet de bandgap-energie dus groter zijn dan 3,20 eV.UV-B loopt tot een golflngte van 330 nm. Voor de fotonenergie die overeen komt met deze golflengte vinden we
Ef = h·c / λ
Invullen van
h = 6,626·10-34 (Binas tabel 7)
c = 2,9979·108 (Binas tabel 7)
λ = 330·10-9
geeft
Ef = 6,0194·10-19 J
Omgerekend naar elektronvolt is dit
6,0194·10-19 J / 1,602·10-19 = 3,76 eV
De maximale band-gap-energie moet dus 3,76 eV zijn. De enige stof in het rijtje met een band-gap-energie tussen 3,20 en 3,76 eV is titaandioxide (3,3 eV).
Vraag over "In de zon"?
Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekersEerder gestelde vragen | In de zon
Op maandag 12 feb 2024 om 23:18 is de volgende vraag gesteld
Bij de laatste zin van de uitleg staat dat de minimale band-gap energie 3.76 eV moet zijn, moet dit niet 3.20 eV zijn? vraag 18
Erik van Munster reageerde op dinsdag 13 feb 2024 om 09:33
Klopt, 3,76 eV is de maximale bandgap-energie en niet de minimale. Heb het net verbeterd.
Bij de laatste zin van de uitleg staat dat de minimale band-gap energie 3.76 eV moet zijn, moet dit niet 3.20 eV zijn? vraag 18
Erik van Munster reageerde op dinsdag 13 feb 2024 om 09:33
Klopt, 3,76 eV is de maximale bandgap-energie en niet de minimale. Heb het net verbeterd.
Op zondag 14 mei 2023 om 14:09 is de volgende vraag gesteld
Hi, bij vraag 14 zoek je voor de straal van de aarde de baanstraal op en de straal van de zon de normale straal? Hoe weet je of je de normale straal of de baanstraal moet opzoeken?
Erik van Munster reageerde op zondag 14 mei 2023 om 14:17
Baanstraal is (letterlijk) de straal van de cirkelbaan die iets aflegt. Bijvoorbeeld de baan van een planeet om de zon. De baanstraal zegt dus niks over de grootte van het object zelf.
De straal is de straal van het object zelf. Dat gaat dus juist wel over het object.
Hangt van de situatie en de vraag af wanneer je welke nodig hebt.
Hi, bij vraag 14 zoek je voor de straal van de aarde de baanstraal op en de straal van de zon de normale straal? Hoe weet je of je de normale straal of de baanstraal moet opzoeken?
Erik van Munster reageerde op zondag 14 mei 2023 om 14:17
Baanstraal is (letterlijk) de straal van de cirkelbaan die iets aflegt. Bijvoorbeeld de baan van een planeet om de zon. De baanstraal zegt dus niks over de grootte van het object zelf.
De straal is de straal van het object zelf. Dat gaat dus juist wel over het object.
Hangt van de situatie en de vraag af wanneer je welke nodig hebt.
Op vrijdag 21 okt 2022 om 19:33 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
Waarom gebruiken we de hokjes methode bij vraag 16? Ik was daar zelf namelijk niet op gekomen welke denk stappen had ik moeten zetten?
Erik van Munster reageerde op vrijdag 21 okt 2022 om 19:45
Een aanwijzing dat je naar het oppervlak onder de grafiek moet kijken is de eenheid die op de verticale as bij fig. 5 staat. Er staan niet de eenheid van intensiteit (J/m2) maar de intensiteit pér nm. De grafiek laat de intensiteit zien verdeeld over het spectrum. Ala we de totale intensiteit over het hele spectrum willen weten moeten we alle intensiteiten over alle golflengtes ala het ware “optellen”. Dit is wat je doet met de hokjesmethode.
(Wiskundig gezien zou je dit “integreren” noemen als het om een functie zou gaan.)
Beste Erik,
Waarom gebruiken we de hokjes methode bij vraag 16? Ik was daar zelf namelijk niet op gekomen welke denk stappen had ik moeten zetten?
Erik van Munster reageerde op vrijdag 21 okt 2022 om 19:45
Een aanwijzing dat je naar het oppervlak onder de grafiek moet kijken is de eenheid die op de verticale as bij fig. 5 staat. Er staan niet de eenheid van intensiteit (J/m2) maar de intensiteit pér nm. De grafiek laat de intensiteit zien verdeeld over het spectrum. Ala we de totale intensiteit over het hele spectrum willen weten moeten we alle intensiteiten over alle golflengtes ala het ware “optellen”. Dit is wat je doet met de hokjesmethode.
(Wiskundig gezien zou je dit “integreren” noemen als het om een functie zou gaan.)
Op maandag 2 mei 2022 om 21:57 is de volgende vraag gesteld
Ik snap niet hoe ik bij vraag 14 kan weten dat de 2e planckkromme over de aarde gaat. Is dat omdat er in de vraag staat dat het is gemeten net buiten de atmosfeer?
Erik van Munster reageerde op maandag 2 mei 2022 om 23:21
Allebei de Planckkrommen gaan over de straling van de zon. Enige verschil is de plaats waar die straling gemeten is. De linkergrafiek is gemeten op het zonsoppervlak, de rechtergrafiek is gemeten bij de aarde. Het gaat dus niet om stralimg van de aarde zelf.
Ik snap niet hoe ik bij vraag 14 kan weten dat de 2e planckkromme over de aarde gaat. Is dat omdat er in de vraag staat dat het is gemeten net buiten de atmosfeer?
Erik van Munster reageerde op maandag 2 mei 2022 om 23:21
Allebei de Planckkrommen gaan over de straling van de zon. Enige verschil is de plaats waar die straling gemeten is. De linkergrafiek is gemeten op het zonsoppervlak, de rechtergrafiek is gemeten bij de aarde. Het gaat dus niet om stralimg van de aarde zelf.
Op maandag 7 feb 2022 om 21:59 is de volgende vraag gesteld
Waar kan ik meer informatie vinden over de band-gap binnen het vwo natuurkunde curriculum? Het filmpje over de energieniveau's zegt daar niet zoveel over.
Erik van Munster reageerde op maandag 7 feb 2022 om 23:03
Band-gap zit niet in het vwo-curriculum. Je hoeft het dus niet te kennen. Als je een opgave over bandgap krijgt zal er in de opgave genoeg informatie staan om de opgave te kunnen maken met de stof die je wél moet leren (bv energieniveaus).
Waar kan ik meer informatie vinden over de band-gap binnen het vwo natuurkunde curriculum? Het filmpje over de energieniveau's zegt daar niet zoveel over.
Erik van Munster reageerde op maandag 7 feb 2022 om 23:03
Band-gap zit niet in het vwo-curriculum. Je hoeft het dus niet te kennen. Als je een opgave over bandgap krijgt zal er in de opgave genoeg informatie staan om de opgave te kunnen maken met de stof die je wél moet leren (bv energieniveaus).
Op zondag 7 feb 2021 om 18:21 is de volgende vraag gesteld
volgensmij staat er een foutje in bij vraag 18. wanneer je van Joule naar eV wil moet je die dingen niet keer elkaar doen maar moet je 6.0194x10^-19 delen door 1.602x10^-19
Erik van Munster reageerde op zondag 7 feb 2021 om 18:45
Klopt, het stond er inderdaad niet goed. Heb het net verbeterd, dank voor je oplettendheid.
volgensmij staat er een foutje in bij vraag 18. wanneer je van Joule naar eV wil moet je die dingen niet keer elkaar doen maar moet je 6.0194x10^-19 delen door 1.602x10^-19
Erik van Munster reageerde op zondag 7 feb 2021 om 18:45
Klopt, het stond er inderdaad niet goed. Heb het net verbeterd, dank voor je oplettendheid.