Opgave
Een fotocel wordt opgenomen in de schakeling van figuur 1. De kathode is voorzien van een laagje natrium als lichtgevoelig materiaal. De bedoeling is om er licht op te laten vallen en de remspanning te meten bij het gebruikte licht. Daarvoor moeten in de schakeling nog een volt- en een ampèremeter worden opgenomen.
a) Neem de figuur over en teken de V-meter en A-meter op een geschikte plaats.
Het licht dat op de fotocel valt, veroorzaakt een stroom. Het licht dat op de fotocel valt, veroorzaakt een stroom.
b) Beredeneer in welke richting het schuifcontact S verschoven moet worden om de remspanning te meten.
Het glas van de gebruikte fotocel laat noch ultraviolette noch infrarode straling door. Het te onderzoeken licht komt van een waterstoflamp.
c) Leid m.b.v. gegevens uit BINAS af welke golflengte van het waterstofspectrum bepalend is voor de remspanning, zoals die bij het experiment van vraag b wordt vastgesteld.
In BINAS kun je de elektronenconfiguratie van 74W vinden. Wolfraam is geschikt om zowel zichtbaar licht als röntgenstraling te produceren.
d) Schets hoe Bohr zich een wolfraamatoom voorstelt en leg met die tekening uit hoe zichtbaar licht en hoe rontgenstraling kan ontstaan.
Uitwerking vraag (a)
De stroom door de fotocel en de spanning erover moeten worden gemeten.
Uitwerking vraag (b)
Om de remspanning te meten moeten de elektronen in de cel worden afgeremd nadat ze van de kathode zijn losgemaakt door het licht.
De kathode moet dus positief zijn t.o.v. anode.
P is positief t.o.v. anode en Q negatief t.o.v. anode.
Het schuifcontact S moet dus in de richting van P geschoven worden.
Uitwerking vraag (c)
Volgens tabel 19a is zichtbaar licht tussen 380 en 750 nm.
Volgens het BINAS-boek geeft waterstof in dat gebied:
656, 486, 434, 410, 397, .... nm
De remspanning wordt bepaald door de energierijkste elektronen, veroorzaakt door de energierijkste fotonen; die met de hoogste frequentie en laagste golflengte. Het gaat dus om 397 nm en kleiner uit de Balmer-reeks.
Uitwerking vraag (d)
Wolfraam heeft 74 protonen in de kern en er cirkelen bij een neutraal atoom ook 74 elektronen omheen. Het aantal elektronen voor elke schil (zie weer BINAS): resp. 2, 8, 18, 32, 12 en 2.
