15.2 Elektronen: golven of deeltjes

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Deze les.

Planning:

- Afronden 15.1 en start 15.2.

- Oefenen met 15.1

Leerdoelen.

- Het begrip impuls.

- Het begrijpen dat deeltjes ook golfgedrag kunnen vertonen. 

- En daarmee dat golven ook deeltjes gedrag kunnen vertonen. 

Het Foto-elektrisch effect

• Licht kan onder bepaalde voorwaarden elektronen uit metalen vrijmaken. Waar is dit van afhankelijk?
• Golflengte
• Soort metaal. 

• Foto = 'licht'
• Elektrisch = 'stroom'

De opstelling + natuurkunde

K = Kathode (metaal)

A = anode 

Licht:

Metaal: 

 

E​FOTON​​=​λ​​h⋅c​​

E​UITTREE​​

E​K​​=E​Fot​​−E​Uit​​

BINAS TABEL 24 !!!

phet.colorado.edu

Bron: methode Newton natuurkunde

Het FEE samengevat.

• Licht kan elektronen vrijmaken uit metalen.
• Golflengte van licht en soort metaal bepalen of het effect optreedt!
• Intensiteit = felheid van het gebruikte licht heeft geen invloed of elektronen vrij worden gemaakt.
• Intensiteit is ook wel het vermogen van de  gebruikte lamp. 
• Let op !!. De energie van het foton (dus de golflengte) bepaald of er een elektron vrijkomt. 
• De intensiteit zegt iets over de het aantal fotonen (en dus niks over de energie van het foton).  

Opdrachtje

Bij het FEE heeft een bepaald elektron een bewegingsenergie van 0,52 eV. Bereken de snelheid van dit elektron.

Opdrachtje. Gebruik hierbij Binas tabel 24.

In twee van de onderstaande situaties worden elektronen vrijgemaakt.  Leg met je Binas uit welke situaties dit zijn en bereken voor één van deze situatie (kies zelf welke) de bewegingsenergie en de benodigde remspanning (in eV). 

a Licht met λ = 620 nm valt op een oppervlak van cadmium (Cd).

b Licht met λ = 186 nm valt op een oppervlak van gallium (Ga).

c Licht met λ = 484 nm valt op een oppervlak van kalium (K).

Deze les

Planning:

- Volgende week naar de UT op 4 maart (zie agenda in SOM).

- Uitleg 15.2

- Laatste deel voor de leerlingen die er vorige week niet waren.

Leerdoelen:

- Begrip impuls (belangrijk bij quantum)

- Rekenen met impuls, golflengte.

- Theorie van Compton en de Broglie (spreek uit: de broje).

Impuls

• Symbool: p eenheid: kg m/s       formule:
• Terugslag bij een geweer. 
• Biljarten
• Is een behoudswet. --> 
• Ook massaloze deeltjes hebben impuls.
• Opsteller was Arthur Compton, massaloze röntgenfotonen gaven elektronen een snelheid verandering dus impulsverandering.
• Formule:   ------------------------------------------------------>>

p=m⋅v

p​voor​​=p​na​​

p=​λ​​h​​

Het werd nog gekker -->

• De Broglie veronderstelde als fotonen een impuls hadden.
• Moest het omgekeerde ook waar zijn.
• Deeltjes moesten dus ook een golflengte hebben.
• Hij kreeg de nobelprijs voor 
• Het verschil lijkt minimaal maar dit was baanbrekend!

                               -------->   

p=​λ​​h​​

λ=​p​​h​​=​m⋅v​​h​​

Hoe kan het dat massaloze deeltjes impuls hebben?

E is de fotonenergie, het foton is massaloos!! 

c = de lichtsnelheid                                           

f = frequentie 

h = constante van planck

p=​λ​FOTON​​​​h​​=​c​​h⋅f​​=​c​​E​FOTON​​​​

Waarom heeft röntgen een grotere impuls dan zichtbaar licht?

De broglie

• Wordt toegepast in elektronenmicroscopen.
• Waarom  kun je hier dus veel kleinere structuren mee bekijken? 
• Belangrijk hierbij is de golflengte.
• Scheidend vermogen belangrijk. 

Wat betekent dit concreet?

• Deeltjes vertonen golfgedrag (omgekeerd ook dus), Compton en de Broglie.
• Deeltjes vertonen interferentie, bij één voor één afvuren interfereren ze dus met zichzelf.
• Observeren door welke opening levert een verstoring en doet het interferentie patroon verdwijnen.
• Het atoommodel van Bohr klopt dus niet hierin veronderstellen we het elektron als deeltje waarvan de plek bepaald lijkt. Het elektron gedraagt zich dus als golf. 

Overzicht !

= FOUT