14 Quantumwereld
Deeltjes en quantumverschijnselen| vwo
Uitwerkingen basisboek
14.1 INTRODUCTIE
1 [W] Quantum in het nieuws
2 [W] Voorkennistest
3 Waar of niet waar?
a Niet waar: De energie van fotonen is evenredig met de frequentie.
b Niet waar: Atomen zijn goed vergelijkbaar met heel kleine knikkers, maar dat geldt
niet voor elektronen.
c Waar
d Niet waar: Alleen met een Atomic Force Microscope (AFM) kun je een beeld van een
atoom maken.
e Waar
4
a 𝐸f = ℎ ∙ 𝑓 met 𝑐 = 𝜆 ∙ 𝑓 geeft
𝑐 2,998∙108
𝐸f = ℎ ∙ = 6,626 ∙ 10−34 ∙ = 2,84 ∙ 10−19 J.
𝜆 700∙10−9
𝑃 = 0,28 ∙ 10−3 W = 0,28 ∙ 10−3 J/s.
0,28∙10−3 J/s
Dus is de fotonenstroom:
2,84∙10−19 J/foton
= 9,9 ∙ 1014 fotonen/s.
b Elke zonnebril laat 10% van het licht door. Een stapel van 14 zonnebrillen laat dus
(0,10)14 ∙ 9,9 ∙ 1014 = 9,9 fotonen/s door, en dat is bijna 10 fotonen per seconde.
5
100
a Een liter is 1 dm3 en op 1 dm (= 100 mm) passen = 250 zoutkorrels naast
0,4
elkaar. Dan passen er 2503 = 1,6 ∙107 ≈ 107 zoutkorrels in een literpak zout.
b Als je al deze zoutkorrels achter elkaar legt is, dan is de lengte van de rij:
0,4 ∙ 1,6 ∙ 107 = 6,3 ∙ 106 mm ≈ 6 km lang.
c De afstand tussen twee natriumionen is ongeveer 3 cm op de foto, dat is in het echt
10
dus 3∙10-8 cm. Op 1 dm (= 10 cm) passen = 3,3 ∙ 108 natriumionen naast
3∙10−8
elkaar (met daartussen de chloorionen). Er passen dus (3,3 ∙ 108 )3 = 3,7 ∙ 1025 ≈
1025 natriumatomen en ook 3,7∙1025 chlooratomen in een literpak.
d In een eendimensionaal rooster liggen alle natrium- en chloorionen naast elkaar. Als
de afstand tussen twee natriumionen dan ook 3∙10-8 cm is, dan is de lengte van de
rij:
3 ∙ 10−8 ∙ 3,7 ∙ 1025 = 1,1 ∙ 1018 cm ≈ 1016 m lang.
6
a De eerste aangeslagen toestand is een toestand met een hogere energie.
b Het elektron springt alleen naar een hogere toestand als de energie van het foton
precies gelijk is aan het verschil tussen de energieniveaus van de twee toestanden.
c Bij het terugvallen komt weer precies dezelfde hoeveelheid energie vrij in de vorm
van een foton. Het foton is dus identiek aan het foton dat eerder geabsorbeerd is.
d Nee, dat is een toevalsproces.
© ThiemeMeulenhoff bv CONCEPT Pagina 1 van 23
Deeltjes en quantumverschijnselen| vwo
Uitwerkingen basisboek
14.1 INTRODUCTIE
1 [W] Quantum in het nieuws
2 [W] Voorkennistest
3 Waar of niet waar?
a Niet waar: De energie van fotonen is evenredig met de frequentie.
b Niet waar: Atomen zijn goed vergelijkbaar met heel kleine knikkers, maar dat geldt
niet voor elektronen.
c Waar
d Niet waar: Alleen met een Atomic Force Microscope (AFM) kun je een beeld van een
atoom maken.
e Waar
4
a 𝐸f = ℎ ∙ 𝑓 met 𝑐 = 𝜆 ∙ 𝑓 geeft
𝑐 2,998∙108
𝐸f = ℎ ∙ = 6,626 ∙ 10−34 ∙ = 2,84 ∙ 10−19 J.
𝜆 700∙10−9
𝑃 = 0,28 ∙ 10−3 W = 0,28 ∙ 10−3 J/s.
0,28∙10−3 J/s
Dus is de fotonenstroom:
2,84∙10−19 J/foton
= 9,9 ∙ 1014 fotonen/s.
b Elke zonnebril laat 10% van het licht door. Een stapel van 14 zonnebrillen laat dus
(0,10)14 ∙ 9,9 ∙ 1014 = 9,9 fotonen/s door, en dat is bijna 10 fotonen per seconde.
5
100
a Een liter is 1 dm3 en op 1 dm (= 100 mm) passen = 250 zoutkorrels naast
0,4
elkaar. Dan passen er 2503 = 1,6 ∙107 ≈ 107 zoutkorrels in een literpak zout.
b Als je al deze zoutkorrels achter elkaar legt is, dan is de lengte van de rij:
0,4 ∙ 1,6 ∙ 107 = 6,3 ∙ 106 mm ≈ 6 km lang.
c De afstand tussen twee natriumionen is ongeveer 3 cm op de foto, dat is in het echt
10
dus 3∙10-8 cm. Op 1 dm (= 10 cm) passen = 3,3 ∙ 108 natriumionen naast
3∙10−8
elkaar (met daartussen de chloorionen). Er passen dus (3,3 ∙ 108 )3 = 3,7 ∙ 1025 ≈
1025 natriumatomen en ook 3,7∙1025 chlooratomen in een literpak.
d In een eendimensionaal rooster liggen alle natrium- en chloorionen naast elkaar. Als
de afstand tussen twee natriumionen dan ook 3∙10-8 cm is, dan is de lengte van de
rij:
3 ∙ 10−8 ∙ 3,7 ∙ 1025 = 1,1 ∙ 1018 cm ≈ 1016 m lang.
6
a De eerste aangeslagen toestand is een toestand met een hogere energie.
b Het elektron springt alleen naar een hogere toestand als de energie van het foton
precies gelijk is aan het verschil tussen de energieniveaus van de twee toestanden.
c Bij het terugvallen komt weer precies dezelfde hoeveelheid energie vrij in de vorm
van een foton. Het foton is dus identiek aan het foton dat eerder geabsorbeerd is.
d Nee, dat is een toevalsproces.
© ThiemeMeulenhoff bv CONCEPT Pagina 1 van 23
