Uittreed energie

Moderator: physicalattraction

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 500

Uittreed energie

Hey,

Ik heb een vraag over uittreed energie.

Uittreed energie is de energie die nodig is om een elektron uit zijn atoom te laten treden. Dit kan bijvoorbeeld door middel van licht, als er een foton op een elektron valt, komt deze in een meer energetische baan. Echter, als er genoeg energie 'ingepompt' wordt zal het elektron zijn atoom helemaal verlaten. Dit gebeurt bij het foto-elektrisch effect.

Je kun de energie die het elektron heeft nadat hij zijn atoom heeft verlaten als volgt berekenen:
\(E_{kin} = h * f - W_{U}\)
, waarbij
\(W_{U}\)
de uittreed energie is. Zoals je kunt zien moet
\(h * f\)
groter zijn dan
\(W_{U}\)
, wil het elektron uberhaubt het atoom verlaten. Dus hetverschil tussen
\(h * f\)
en
\(W_{U}\)
bepaald de kinetische energie van het elektron.

Zoals ik net zei moet
\(h * f\)
groter zijn dan
\(W_{U}\)
, tenminste, dat heb ik geleerd.

Maar dat snap ik juist niet helemaal, stel dat
\(h * f\)
een tiende van
\(W_{U}\)
is. Dan zou je toch denken dat na 10 seconden, het elektron alsnog het atoom verlaat?

Is dit zo, en zo nee, waarom niet?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 3.505

Re: Uittreed energie

Stel dat hf = 0,1Wu, dan zou gelden: Ekin = hf-Wu = 0,1Wu-Wu = -0,9Wu, dus dat zou neerkomen op een negatieve kinetische energie. Er moet echter gelden:
\(E_{kin}\geq 0\)
, dus
\(hf-W_u\geq 0\)
, dus
\(hf\geq W_u\)
.
"Mathematics is a gigantic intellectual construction, very difficult, if not impossible, to view in its entirety." Armand Borel

Gebruikersavatar
Berichten: 500

Re: Uittreed energie

Ja oke, maar als je kijkt naar wat er in de werkelijkheid gebeurt; Het elektron absorbeerd een foton, en raakt daardoor in een hogere energietoestand. Als het foton een grotere energie dan
\(W_{U}\)
heeft, geeft hij het elektron zoveel energie dat deze uit de kern vliegt. Maar we kijken nu steeds naar één foton. Maar stel dat een foton 0.75
\(W_{U}\)
heeft, dan zal deze het elektron een hogere energietoestand geven, maar hem niet uit de kern 'slaan'. Maar als er dan vervolgens nóg een foton met 0.75
\(W_{U}\)
door het elektron geabsorbeerd wordt, dan heeft hij toch genoeg energie om alsnog zijn atoomkern te verlaten?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Uittreed energie

Zoiets noemt men een 2de orde proces, of in je oorspronkelijk voorbeeld een 10de orde proces. De kans dat 2 fotonen precies hetzelfde elektron exciteren, binnen de tijdspanne die een foton nodig heeft om naar de grondtoestand te vallen, is verwaarloosbaar klein.

Gebruikersavatar
Berichten: 500

Re: Uittreed energie

Aha, maar bedoel je hier niet toevallig een elektron? Tenminste dan betekend het dat voordat het elektron nog een foton vangt, hij weer terugvalt onder uitzending van een foton. Of begrijp ik je verkeerd?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Uittreed energie

Je begrijpt het correct. Het moest zijn 'De kans dat 2 fotonen precies hetzelfde elektron exciteren, binnen de tijdspanne die een elektron nodig heeft om naar de grondtoestand te vallen, is verwaarloosbaar klein.'

Gebruikersavatar
Berichten: 500

Re: Uittreed energie

Over elektronen exciteren gesproken, daar heb ik ook nog een vraag over, dus ik post hem hier maar ipv een nieuw topic te starten.

Een elektron kan niet zomaar op een willekeurige afstand van de atoomkern 'vliegen', er zijn slechts bepaalde banen waarin hij kan zitten. Om van naar een hogere baan te 'ploppen' moet er (afhankelijk van welke baan) een bepaalde hoeveelheid energie in het elektron gepompt worden, bijvoorbeeld door er een foton op te schieten (ik weet niet of er meer manieren zijn). Dit foton moet dan natuurlijk wel genoeg energie hebben om het elektron in een hogere baan te krijgen.

Maar wat gebeurt er als het foton niet genoeg energie heeft om het elektron ook maar één baan te 'verhogen'?

Er zijn geen tussengelegen banen waar het elektron heen kan, maar die extra energie moet toch ergens heen lijkt mij.

Ik weet wel dat een elektron een foton uitzend wanneer hij een baan terugvalt, maar als hij zich al in zijn grondtoestand bevind kan dit niet gebeuren. Zend hij dan misschien op een andere manier een foton uit? Of kan hij het foton simpelweg niet vangen, en ketst hij gewoon af?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Uittreed energie

MacHans schreef:Maar wat gebeurt er als het foton niet genoeg energie heeft om het elektron ook maar één baan te 'verhogen'?

Er zijn geen tussengelegen banen waar het elektron heen kan, maar die extra energie moet toch ergens heen lijkt mij.
Dan gebeurt er niets. Het foton vliegt voorbij het atoom. Misschien moet ik het iets nauwkeuriger zeggen. Schiet een foton naar het atoom (en doe dit verschillende malen bij elke energie, en bij verschillende energieniveaus). Dan kan je de kans bepalen voor het optreden van verschillende processen. Zo kan het foton gewoon voorbijvliegen, zonder met het atoom te interageren. Of het foton kan verstrooiien aan het atoom (zonder een aangeslagen atoom als intermediaire toestand te hebben). Of het foton kan het elektron naar een hogere toestand slaan. De kans dat dit laatste gebeurt is sterk gepiekt rond een fotonenergie gelijk aan het verschil tussen de twee elektronniveaus (we spreken van een resonantie).

Reageer