Hoofdstuk 13 Natuurkunde vwo 6
§13.1 Buiging
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Een cirkelvormige golf vormt zich rond een puntbron. Een vlakke golf is een golf
waarbij de golfbergen en golfdalen evenwijdig aan elkaar in 1 richting bewegen.
Buiging bij een smalle spleet
Laat je een vlakke golf op een smalle spleet vallen, dan kan de triling alleen op de plek
van de spleet worden doorgegeven. De spleet gedraagt zich daardoor als een puntbron.
Na de opening treed buiging van de golven op.
Buiging bij een dubbele spleet
Als je een vlakke golf op een dubbele spleet laat vallen, treden beide spleten
als puntbron op. Voorbij de spleten treedt dan interferentie tussen twee
op. Het weglengteverschil tussen twee golven is nooit groter dan de afstand
tussen de twee spleten. Is de afstand tussen de twee spleten kleiner dan 1
golflengte, dan is het faseverschil overal kleiner dan 1. Er is dan maar 1
buiklijn en die ligt op de middelloodlijn van de spleetafstand. Is de afstand tussen de
spleten veel groter dan 1 golflengte, dan zijn er veel buiklijnen.
Als je een laser door twee spleten laat vallen, ontstaat er een patroon met lichte en
donkere vlekken. De lichte vlekken geven de plaatsen aan waar constructieve
interferentie plaatsvindt. De donkere plaatsen zijn het gevolg van destructieve
interferentie. Dit interferentiepatroon laat zien dat licht een golfverschijnsel is.
Buiging bij een brede spleet
Bij een brede spleet treedt ook buiging op, maar minder sterk. De bundel is na de
spleet slechts een klein beetje breder dan de spleet zelf. Dit wordt verklaard door een
combinatie van buiging en interferentie. In de voorwaartse richting zijn de
faseverschillen tussen de golven die uit de linker- en rechterkant van de spleet komen
vrijwel nul, en treedt er altijd versterking op. In de zijwaartse richting zijn de
faseverschillen groter en is ook destructieve interferentie mogelijk.
In welke mate er buiging optreedt, hangt af van de breedte van de spleet. Bij een brede
spleet komt het meeste licht in het midden terecht. Er treedt nauwelijks buiging op.
Wordt de spleet smaller, dan wordt de middelste piek steeds breder en is er steeds
meer licht te zien links en rechts van de spleet.
, De buigingsverschijnselen treden niet alleen op bij een opening. Ook wanneer een golf
op een obstakel valt, treedt buiging op. De verschijnselen zijn precies tegenovergesteld:
waar bij een opening de intensiteit groot is, daar is bij een obstakel van dezelfde
afmeting de intensiteit klein en omgekeerd.
Buiging in de praktijk
Geluid en licht zijn golfverschijnselen. Zijn de obstakels kleiner dan de golflengte van
licht, dan vertoont ook het licht buiging. Daarom kun je met een lichtmicroscoop geen
voorwerpen zien die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht.
In een dvd zitten op regelmatige afstand putjes. De openingen ertussen zijn spiegelend
en doen daardoor dienst als spleetjes. Het teruggekaatste licht vertoont buiging en
interferentie. De mate van buiging hangt af van de golflengte van licht. En de golflengte
hangt samen met de kleur van licht. In een bepaalde richting treedt alleen maar
constructieve interferentie van 1 kleur licht. Dus zie je in verschillende richtingen allerlei
kleuren van het licht. Een hele reeks spleetjes, noem je een tralie. Laat je licht op een
tralie vallen, dan wordt licht in kleuren gesplitst: er ontstaat een spectrum. De kwaliteit
van spectra gemaakt met een tralie is beter dan die van spectra gemaakt met prisma.
§13.2 Foto-elektrisch effect
Kenmerken foto-elektrisch effect
Als licht op een metaal valt wordt de stralingsenergie van licht door elektronen in het
metaal geabsorbeerd. Soms kan een elektron genoeg energie krijgen om het metaal te
verlaten. Dan spreek je van het foto-elektrisch effect. Elektronen verlaten het metaal
alleen als de frequentie van het opvallende licht boven een minimale waarde zit.
Einsteins verklaring
De energie van licht is verdeeld in energiepakketjes. Een zo'n energiepakketje noem je
een quantum. Een quantum van de elektromagnetische straling heet dus een foton.
Voor de energie van een foton geldt Ef = h x f
Om een elektron te laten loskomen uit het materiaal is een bepaalde hoeveelheid
energie nodig. De uittree-energie. de uittree-energie is afhankelijk van de
atoomsoort. Zie Binas tabel 24.
Einstein stelde voor dat bij het foto elektrische effect 1 elektron de energie van 1 foton
absorbeert. Als de energie van dat foton groter dan of gelijk is aan de uittree-energie,
verlaat het elektron het materiaal. De frequentie waarbij de foton-energie precies gelijk
is aan de uittree-energie, de grensfrequentie.
§13.1 Buiging
Vlakke golf en cirkelvormige golf
Een cirkelvormige golf vormt zich rond een puntbron. Een vlakke golf is een golf
waarbij de golfbergen en golfdalen evenwijdig aan elkaar in 1 richting bewegen.
Buiging bij een smalle spleet
Laat je een vlakke golf op een smalle spleet vallen, dan kan de triling alleen op de plek
van de spleet worden doorgegeven. De spleet gedraagt zich daardoor als een puntbron.
Na de opening treed buiging van de golven op.
Buiging bij een dubbele spleet
Als je een vlakke golf op een dubbele spleet laat vallen, treden beide spleten
als puntbron op. Voorbij de spleten treedt dan interferentie tussen twee
op. Het weglengteverschil tussen twee golven is nooit groter dan de afstand
tussen de twee spleten. Is de afstand tussen de twee spleten kleiner dan 1
golflengte, dan is het faseverschil overal kleiner dan 1. Er is dan maar 1
buiklijn en die ligt op de middelloodlijn van de spleetafstand. Is de afstand tussen de
spleten veel groter dan 1 golflengte, dan zijn er veel buiklijnen.
Als je een laser door twee spleten laat vallen, ontstaat er een patroon met lichte en
donkere vlekken. De lichte vlekken geven de plaatsen aan waar constructieve
interferentie plaatsvindt. De donkere plaatsen zijn het gevolg van destructieve
interferentie. Dit interferentiepatroon laat zien dat licht een golfverschijnsel is.
Buiging bij een brede spleet
Bij een brede spleet treedt ook buiging op, maar minder sterk. De bundel is na de
spleet slechts een klein beetje breder dan de spleet zelf. Dit wordt verklaard door een
combinatie van buiging en interferentie. In de voorwaartse richting zijn de
faseverschillen tussen de golven die uit de linker- en rechterkant van de spleet komen
vrijwel nul, en treedt er altijd versterking op. In de zijwaartse richting zijn de
faseverschillen groter en is ook destructieve interferentie mogelijk.
In welke mate er buiging optreedt, hangt af van de breedte van de spleet. Bij een brede
spleet komt het meeste licht in het midden terecht. Er treedt nauwelijks buiging op.
Wordt de spleet smaller, dan wordt de middelste piek steeds breder en is er steeds
meer licht te zien links en rechts van de spleet.
, De buigingsverschijnselen treden niet alleen op bij een opening. Ook wanneer een golf
op een obstakel valt, treedt buiging op. De verschijnselen zijn precies tegenovergesteld:
waar bij een opening de intensiteit groot is, daar is bij een obstakel van dezelfde
afmeting de intensiteit klein en omgekeerd.
Buiging in de praktijk
Geluid en licht zijn golfverschijnselen. Zijn de obstakels kleiner dan de golflengte van
licht, dan vertoont ook het licht buiging. Daarom kun je met een lichtmicroscoop geen
voorwerpen zien die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht.
In een dvd zitten op regelmatige afstand putjes. De openingen ertussen zijn spiegelend
en doen daardoor dienst als spleetjes. Het teruggekaatste licht vertoont buiging en
interferentie. De mate van buiging hangt af van de golflengte van licht. En de golflengte
hangt samen met de kleur van licht. In een bepaalde richting treedt alleen maar
constructieve interferentie van 1 kleur licht. Dus zie je in verschillende richtingen allerlei
kleuren van het licht. Een hele reeks spleetjes, noem je een tralie. Laat je licht op een
tralie vallen, dan wordt licht in kleuren gesplitst: er ontstaat een spectrum. De kwaliteit
van spectra gemaakt met een tralie is beter dan die van spectra gemaakt met prisma.
§13.2 Foto-elektrisch effect
Kenmerken foto-elektrisch effect
Als licht op een metaal valt wordt de stralingsenergie van licht door elektronen in het
metaal geabsorbeerd. Soms kan een elektron genoeg energie krijgen om het metaal te
verlaten. Dan spreek je van het foto-elektrisch effect. Elektronen verlaten het metaal
alleen als de frequentie van het opvallende licht boven een minimale waarde zit.
Einsteins verklaring
De energie van licht is verdeeld in energiepakketjes. Een zo'n energiepakketje noem je
een quantum. Een quantum van de elektromagnetische straling heet dus een foton.
Voor de energie van een foton geldt Ef = h x f
Om een elektron te laten loskomen uit het materiaal is een bepaalde hoeveelheid
energie nodig. De uittree-energie. de uittree-energie is afhankelijk van de
atoomsoort. Zie Binas tabel 24.
Einstein stelde voor dat bij het foto elektrische effect 1 elektron de energie van 1 foton
absorbeert. Als de energie van dat foton groter dan of gelijk is aan de uittree-energie,
verlaat het elektron het materiaal. De frequentie waarbij de foton-energie precies gelijk
is aan de uittree-energie, de grensfrequentie.
