Vraag 15
Uit de gegevens in de vraag volgt21H + … → 42He + 10n
Als we het massagetal en het ladingsgetal links en recht gelijk willen hebben moet het deeltje dus een massagetal van 3 en een ladingsgetal van 1 hebben. Dit betekent dat het atoomnummer ook 1 is en dat het dus om een isotoop van waterstof gaat met massagetal 3. De vergelijking wordt dus
21H + 31H → 42He + 10n
Vraag 16
- In de grafiek in figuur 1 bevindt de ene deuteriumkern zich links bij x=0. De andere kern komt van rechts en moet over de barriere Epot heen om bij de deuteriumkern links te kunnen komen. Klassiek gezien moet de kinetische energie van de bewegende kern groter zijn dan de top van de barriere om hier overheen te kunnen komen. Dit betekent dat klassiek gezien alleen E1 en E2 genoeg energie hebben.
- In de quantumfysica bestaat er dankzij het tunneleffect een kans dat deeltjes tóch door een barriere kunnen komen waarvoor de energie, klassiek gezien, te hoog is. Dit betekent dat quantumfysisch óók deeltjes met energie E3 en E4 door de barriere heen kunnen komen.
Vraag 17
De diameter van een atoom is 102 pm. Het voorvoegsel 'p' staat voor pico en betekent 10-12 (Binas tabel 2). De atoomdiameter is dus 102·10-12 = 10-10 m. Voor het oppervlak dat een atoom op het wandoppervlak in neemt vinden we dan (als we als schatting even aannemen dat de atomen op elkaar aansluiten als vierkantjes)Aatoom =(10-10)2 = 10-20 m2
Voor het aantal atomen dat op het wandoppervlak van 103 m2 past vinden we dan
natoom = 103 / 10-20 = 1023 atomen
Voor elk atoom is de kans dat het binnen een seconde geraakt wordt gelijk aan 1/100 = 0,01. Het totaal aantal atomen dat per seconde op de wand geraakt wordt door neutronen is dan dus
0,01 · 1023 = 1021s-1
Vraag 18
Gevraagd wordt de overgang met de kleinste golflengte. Dit is de overgang met de grootste energiesprong. In figuur 3 is te zien dat van de spectraallijnen Hα, Hβ, Hγ, Hδ, Hε, Hζ de laatste lijn (Hζ) de grootste sprong maakt namelijk van n=8 naar n=2. Voor de energieniveaus van waterstof geldt En = -13,6 / n2. Voor het verschil in energie vinden we hiermeeΔE = E8 - E2
ΔE = -13,6 / 82 - -13,6 / 22
ΔE = -0,2125 - -3,4 = 3,1875 eV
Omgerekend naar Joule is dit
ΔE = 3,1875 · 1,60218·10-19 = 5,10695·10-19 J
Met de formule voor de fotonenergie (Ef = hc/λ) vinden we dan de bijbehorende golflengte. Invullen van
h = 6,62607·10-34 (Binas tabel 7)
c = 2,997925·10 8 (Binas tabel 7)
Ef = 5,10695·10-19 J
geeft
λ = h·c / Ef
λ = 6,62607·10-34 · 2,997925·10 8 / 5,10695·10-19
λ = 3,8897·10-7 m
Afgerond is dit een golflengte van 389 nm.
Vraag 19
Zie afbeelding hieronder. We lezen af dat de relatieve intensiteit van Hγ ten opzichte van Hζ gelijk is aan 13,8. In figuur 4 is de onderste grafiek de verhouding Hζ/Hγ. Dit is het omgekeerde van Hγ/HζWe vinden dan
Hζ/Hγ = 1 /(Hγ/Hζ) = 1 / 13,8 = 0,0725
We lezen af in grafiek 4 dat deze verhouding hoort bij T = 3,3·103 K.
