Uitzending en absorptie van straling

Prioriteit: 🔴 Hoog

In 7 van de 8 onderzochte examenjaren, als verklaarvraag (waarom deze kleur?) of als berekening met $E=\frac{hc}{\lambda }$ (2–4p).

Wat moet je kunnen?

• Een absorptiespectrum en een emissiespectrum herkennen en verklaren.
• De fotonenergie berekenen bij een golflengte (en andersom).
• Uitleggen welke kleur licht genoeg energie heeft voor een overgang of een proces.

De kern

$E_f=hf=\frac{hc}{\lambda }$

Spectrum	Ontstaat	Ziet eruit als
emissie (lijnen)	heet gas zendt uit	heldere lijnen op een donkere achtergrond
absorptie	wit licht door een koeler gas	donkere lijnen in een continu spectrum
continu	hete vaste stof of dicht gas	alle kleuren (zie Wet van Wien)

• Absorptie en emissie gebeuren bij dezelfde golflengtes: die horen bij de energieniveaus van het atoom (zie Energieniveaus en spectraallijnen).
• Kortere golflengte betekent meer energie per foton: violet (400 nm) ≈ 3,1 eV, rood (700 nm) ≈ 1,8 eV.
• Een elektromagnetische golf heeft geen medium nodig en gaat in vacuüm met $c$.

Zo wordt het gevraagd

• Onderscheid absorptiespectrum vs emissiespectrum van een exoplaneet-atmosfeer (2025-2 vraag 23).
• Verklaren waarom violet licht wordt gebruikt om quantum-dots te bestralen: de fotonenergie moet toereikend zijn (2022-1 vraag 6).
• Golflengte van een γ-foton uit het energieverschil in een vervalschema (2018-2 vraag 22; 2019-2 vraag 22).
• Poollicht: aangeslagen zuurstof zendt bij terugvallen een foton uit, kleur uit $E=\frac{hc}{\lambda }$ (2023-1 vraag 14, 4p).

Uitgewerkt voorbeeld

γ-foton uit een vervalschema (examenstijl, vergelijk 2018-2 vraag 22)

Een kern valt terug van een niveau van 1,17 MeV naar 0,51 MeV. Bereken de golflengte van het γ-foton.

1. $E=1,17-0,51=0,66$ MeV $=0,66\cdot 10^6\times 1,602\cdot 10^{-19}=1,06\cdot 10^{-13}$ J
2. $\lambda =\frac{hc}{E}=\frac{6,626\cdot 10^{-34}\times 3,00\cdot 10^8}{1,06\cdot 10^{-13}}=$ $1,9\cdot 10^{-12}$ m

Welke kleur heeft genoeg energie? (examenstijl, vergelijk 2022-1 vraag 6)

Een proces vraagt minstens 2,5 eV per foton.

• Rood (700 nm): $\frac{hc}{\lambda }=1,8$ eV, te weinig.
• Violet (400 nm): $3,1$ eV, genoeg. Dus je gebruikt violet licht.

Valkuilen

• Absorptie- en emissiespectrum verwisselen.
• MeV of eV niet omrekenen naar joule.
• Denken dat meer (feller) licht meer energie per foton geeft: dat bepaalt alleen de golflengte.
• Nanometers niet omrekenen naar meters.

Test jezelf

Waarom heeft een absorptiespectrum donkere lijnen op dezelfde plaats als de heldere lijnen van het emissiespectrum van hetzelfde gas?

Beide horen bij dezelfde energieverschillen tussen de niveaus van dat gas.

Bereken de energie in eV van een foton van 500 nm.

$\frac{6,626\cdot 10^{-34}\times 3,00\cdot 10^8}{500\cdot 10^{-9}}=3,98\cdot 10^{-19}$ J $=2,48$ eV.

Examenvragen om te oefenen

Doe deze vragen uit echte examens

• 2023 tijdvak 1, vraag 14–15: kleur van poollicht (4p + 3p)
• 2025 tijdvak 2, vraag 23–24: spectrum van een exoplaneet-atmosfeer (1p + 2p)
• 2019 tijdvak 2, vraag 22: golflengte van een γ-foton (3p)
• 2024 tijdvak 1, vraag 19: temperatuur uit Balmerlijnen (3p)

Alle vindplaatsen

Aangetroffen in 7 van de 8 onderzochte examenjaren (2018-2026, 2020: geen examen gehouden) — 87,5%.

• 2025 tijdvak 2: vraag 23, 24
• 2024 tijdvak 1: vraag 19
• 2023 tijdvak 1: vraag 14, 15
• 2022 tijdvak 1: vraag 6
• 2021 tijdvak 2: vraag 7
• 2019 tijdvak 2: vraag 22
• 2018 tijdvak 2: vraag 22

---

Ondersteunende onderwerpen

• (geen: basisbegrip)

Onderwerpen die dit ondersteunt

• Energieniveaus en spectraallijnen
• Ioniserende straling
• Golf-deeltje dualiteit van licht