Vraag 21Temperatuurbepaling uit lijnverbreding

In een gasontladingslamp bevindt zich een gas in een afgesloten buis. Als de lamp wordt aangezet, komen de gasatomen in een aangeslagen toestand en zenden vervolgens licht uit. In figuur 1 staat het spectrum van een gasontladingslamp die gevuld is met een mengsel van waterstofgas en een ander gas. f

De emissielijn bij 656 nm wordt uitgezonden door waterstofatomen die terugvallen van de tweede naar de eerste aangeslagen toestand. Deze emissielijn wordt H genoemd. Figuur 2 toont een nauwkeurige meting α van het spectrum rond de H -lijn. α figuur 2 Uit figuur 2 blijkt dat H bij 656,28 nm ligt. Om

In figuur 2 is te zien dat de H -lijn een breedte heeft. Er worden dus ook α fotonen waargenomen met een iets grotere en iets kleinere golflengte dan 656,28 nm . De oorzaak hiervan is het dopplereffect ten gevolge van de beweging van de waterstofatomen in de lamp. In figuur 3 is een dwarsdoorsnede v

Uitwerkbijlage

Deze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.

Foto van je antwoord

Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.

Hoe pak je dit aan?

Bekijk eerst per atoom in figuur 3 of het naar de spectrometer rechts van de lamp toe beweegt, ervan af of er dwars op staat.
Denk daarna na wat een beweging naar de waarnemer toe of juist weg van de waarnemer doet met de golflengte die je ziet.
Vergelijk die verschuiving met de H-lijn van 656,28 nm op de uitwerkbijlage en kies per atoom het gebied waar het licht terechtkomt.

Hier verliezen leerlingen punten

Let op dat je alleen naar de bewegingsrichting langs de lijn naar de spectrometer kijkt, en niet naar de hele pijl.
Kruis bij elk atoom precies één gebied aan, want de tabel vraagt per atoom om één keuze.
Denk niet dat de richting van het licht gelijk is aan de richting waarin het atoom beweegt, want die twee kunnen verschillen.

dopplereffect bij lichtgolflengte en bewegingsrichting van een broninterpreteren van een spectrum

Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.

Hulp nodig?

De vraag als tekst

In een gasontladingslamp bevindt zich een gas in een afgesloten buis. Als de lamp wordt aangezet, komen de gasatomen in een aangeslagen toestand en zenden vervolgens licht uit. In figuur 1 staat het spectrum van een gasontladingslamp die gevuld is met een mengsel van waterstofgas en een ander gas. figuur 1

De emissielijn bij 656 nm wordt uitgezonden door waterstofatomen die terugvallen van de tweede naar de eerste aangeslagen toestand. Deze emissielijn wordt H genoemd. Figuur 2 toont een nauwkeurige meting α van het spectrum rond de H -lijn. α figuur 2 Uit figuur 2 blijkt dat H bij 656,28 nm ligt. Om de golflengte van H ook α α met deze nauwkeurigheid te berekenen, moeten de energieniveaus (in eV ) van het waterstofatoom nauwkeurig bekend zijn. Er geldt: 13,5983 E =− (1) n 2 n Ook moet er rekening worden gehouden met het feit dat de meting van het spectrum in figuur 2 in lucht is uitgevoerd. In lucht is de lichtsnelheid 8 − 1 kleiner dan in vacuüm, namelijk c = 2,99706 · 10 ms . lucht

In figuur 2 is te zien dat de H -lijn een breedte heeft. Er worden dus ook α fotonen waargenomen met een iets grotere en iets kleinere golflengte dan 656,28 nm . De oorzaak hiervan is het dopplereffect ten gevolge van de beweging van de waterstofatomen in de lamp. In figuur 3 is een dwarsdoorsnede van de lamp getekend. Hierin is de willekeurige beweging van de waterstofatomen schematisch weergegeven. De pijlen geven de richting en grootte van de snelheid van individuele atomen aan. Het licht dat de atomen uitzenden, wordt waargenomen met een spectrometer die zich aan de rechterkant van de lamp bevindt. figuur 3 Op de uitwerkbijlage staat figuur 3 met alleen de atomen 1, 2 en 3. Deze drie atomen behoren tot de snelst bewegende waterstofatomen in de lamp. De H -lijn uit figuur 2 staat ook op de uitwerkbijlage. Er zijn daar vijf α verschillende golflengtegebieden A t/m E aangegeven. Het uitgezonden licht van elk van de drie atomen wordt door de spectrometer in een ander golflengtegebied waargenomen.

Kruis in de tabel op de uitwerkbijlage bij elk atoom het juiste golflengtegebied aan.