Icon up Overzicht

Diffractiepatroon bij grafiet

Onderwerp: Quantumwereld

Deze opgave is afkomstig uit het hoofdstuk Quantumwereld uit de methode Newton van uitgeverij ThiemeMeulenhoff bv.

Grafiet is een kristallijne vorm van koolstof waarbij het kristal is opgebouwd uit lagen. Binnen de afzonderlijke lagen zijn de koolstofatomen gerangschikt zoals in figuur 1. Als een enkel laagje grafiet beschoten wordt met een bundel elektronen (loodrecht op het laagje), ontstaat op het scherm achter het grafiet een interferentiepatroon zoals in figuur 2. Rondom het midden zijn zes maxima van de eerste orde zichtbaar.

Newton_grafiet_figuur_1

Figuur 1: Bovenaanzicht van een laag koolstofatomen.

Newton_grafiet_figuur_2

Figuur 2: Interferentie-patroon van een elektronenbundel door een laag koolstofatomen.

Vraag a. Leg met behulp van figuur 1 uit dat er niet slechts twee maxima ontstaan maar zes. 

Vraag b. Beschrijf hoe het patroon zou veranderen als de snelheid van de elektronen lager is. 

In figuur 3 zie je een opstelling voor elektronendiffractie. Een stukje grafiet dat opgebouwd is uit een groot aantal evenwijdige lagen wordt zo in de elektronenbundel geplaatst dat de elektronen loodrecht op de grafietlagen vallen. De oriëntatie van de evenwijdige lagen grafiet is willekeurig.

Newton_grafiet_figuur_3

Figuur 3: Een opstelling voor een elektronendiffractie-experiment. Op het scherm ontstaan ringen.

Vraag c. Leg uit waardoor op het scherm twee cirkels zichtbaar zijn.