Oefen examens van de afgelopen 5 jaar met extra uitleg door docenten bij examenvragen
Extra uitleg en oefenen voor elk onderwerp uit je examen
Stel vragen en krijg direct antwoord
Bestand aan het laden...
Het botsende-deeltjesmodel is een veelgebruikt model om verschijnselen in materie te verklaren. In dit model worden atomen en elektronen beschouwd als kleine, harde knikkertjes die tegen elkaar botsen.
Het botsende-deeltjesmodel is een klassiek model.
In een experiment wordt een bundel elektronen door een gas geschoten.
Dit proces beschrijven we met een model waarin de gasatomen stilstaan en de elektronen bewegen. De intensiteit van de bundel is gedefinieerd als de grootte van de elektronenstroom in de richting van de bundel per oppervlakte-eenheid. De bewegende elektronen kunnen botsen met de gasatomen, waardoor de intensiteit van de bundel kan veranderen. Zie figuur 1 voor een schematische tekening.
figuur 1
4 punten
Open vraag
Quantumrevolutie: het Ramsauer-Townsend-effect
Rond 1920 deden de wetenschappers Carl Ramsauer en John Townsend (zie figuur 3), los van elkaar, een verrassende ontdekking. Bij experimenten met xenongas bleek de transmissie$Tvan de elektronen sterk afhankelijk te zijn van de energie van de elektronen$E_{\text {elek }}.
figuur 3
Figuur 4 is een\left(T,E_{\text{elek }}\right)$T, E_{\text {elek }}-grafiek van metingen aan xenongas. Bij een elektronenenergie$E_{\text {elek }}van$1{,}0 \mathrm{eV}gebeurt er iets verrassends: de elektronen lijken plotseling geen hinder meer te ondervinden van de xenonatomen. De transmissie wordt dan gelijk aan 1, ongeacht de grootte van de afgelegde weg.
figuur 4
Om dit effect te verklaren beschreven Ramsauer en Townsend het elektron niet als een deeltje, maar als een golf met bijbehorende debroglie-golflengte.
Ramsauer en Townsend benaderden het xenonatoom als een eendimensionale energieput met een diepte$E_{\text {put }}en een lengte$L. In figuur 5 is schematisch de situatie getekend van een elektron dat een xenonatoom passeert. Het elektron beweegt van gebied I (voor het xenonatoom) via gebied II (het xenonatoom) naar gebied III (na het xenonatoom).
figuur 5
Bij bepaalde waarden van$E_{\text {elek }}blijkt de golf van het elektron te resoneren in gebied II. Deze resonantie leidt ertoe dat het elektron ongehinderd zijn weg kan vervolgen naar gebied III.
Resonantie in gebied II treedt op als aan de volgende voorwaarde wordt voldaan:
In figuur 4 zijn meerdere pieken te zien waarbij$T=1. Er zijn dus verschillende waarden van$E_{\text {elek }}waarbij resonantie optreedt. Dit is te verklaren met behulp van de formules (2) en (3) en ten minste één formule uit het informatieboek.
Geef deze verklaring.
Beoordeling
voorbeeld van een antwoord:
Volgens formule (2) treedt resonantie op bij verschillende waarden van de golflengte:$\lambda_{\mathrm{II}}=\frac{2 L}{n}.
Voor de golflengte geldt ook$\lambda=\frac{h}{p}, dus bij verschillende waarden van de impuls in gebied II treedt resonantie op en dus ook bij verschillende waarden van de kinetische energie in gebied II.
Volgens formule (3) geldt in gebied II:$E_{\text {elek }}=E_{\text {kin }}-E_{\text {put }}.
Dus er treedt resonantie op bij verschillende waarden van$E_{\text {elek }}.
Op deze pagina behandelen we vraag 24 van het centraal examen natuurkunde vwo 2023 – tijdvak 1. Deze vraag is onderdeel van Ramsauer en Townsend, en is 4 punten waard.
Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.
Daarnaast kun je:
Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden
