Arbeidsbok

Skriv deg i gang (Gå til denne siden)

.

Både i den klassiske fysikken og kvantefysikken finner vi beskrivelser av lys, og spørsmålet om hva lys er var viktig for kvantefysikkens utvikling. 

Oppgave 1

Hva tenker du at lys er? Beskriv det så godt du kan. Bruk mellom tre og fire setninger.

Ikke besvart

Simuler fotoelektrisk effekt (Gå til denne siden)

 

Du skal nå arbeide med en simulering av fotoelektrisk effekt. Underveis får du oppgaver.

Åpne simuleringen (åpnes i egen fane)

 

Start med å velge katodematerialet sink (Zn).

Legg merke til at du kan variere intensiteten (I) og bølgelengden (λ) til det innfallende lyset og spenningen (U) på batteriet. Du kan også lese av strømmen (Ianode) som går i kretsen.

Oppgave 2A

Sett intensiteten til 5 W/m2, og sett spenningen til 0 V.

Start simuleringen.

  1. Hva skjer når du forandrer på bølgelengden til det innfallende lyset?
  2. Skriv ned sammenhengen mellom bølgelengden og energien til et foton.
  3. Hvor stor må bølgelengden være for å få løsrevet elektroner fra sink?
  4. Og hvor stor må energien (Efoton) til fotonene være?
  5. Kontroller at den avleste energien, Efoton, stemmer med det du kan regne ut fra sammenhengen i 2.
  6. Den frekvensen til lyset som akkurat skal til for å få løsrevet elektroner, kaller vi grensefrekvensen. Bestem grensefrekvensen.
Ikke besvart

Oppgave 2B

Sett spenningen til 0 V og bølgelengden til 250 nm.

  1. Hva skjer med strømmen, Ianode, når du forandrer på intensiteten til det innfallende lyset?
  2. La spenningen fortsatt være 0 V, men sett bølgelengden til 400 nm. Hva skjer nå med strømmen når du forandrer på intensiteten til det innfallende lyset?
Ikke besvart

Oppgave 2C

Forklar hvorfor intensiteten til lyset spiller en rolle for enkelte bølgelengder, men ikke for andre.

Ikke besvart

Oppgave 2D

Sett bølgelengden til 270 nm og intensiteten til 10 W/m2.

  1. Hva skjer når du forandrer på spenningen?
  2. Legg merke til at elektronene akkurat ikke når frem til anoden for en bestemt spenning. Den spenningen kaller vi sperrespenningen. Hva blir sperrespenningen?
Ikke besvart

Oppgave 2E

La intensiteten være 10 W/m2 og spenningen 0 V.

1. Bruk simuleringen og lag en tabell i Excel, GeoGebra e.l. Tabellen skal inneholde bølgelengdefrekvens og kinetisk energi som vist under.

Fyll ut din egen tabell med økende bølgelengde.

Bølgelengde, λ (nm) 150 ... ... ...
Frekvens, f (1015Hz) 2,0 ... ... ...
Kinetisk energi (10-19J) 6,30 ... ... ...

 

2. Lag en graf som viser kinetisk energi som funksjon av frekvensen.

Einsteins likning for fotoelektrisk effekt kan skrives slik:

Ek = hf - W

Her er Ek kinetisk energi og W er løsrivningsarbeidet. Løsrivningsarbeidet er det arbeidet som skal til for å få løsrevet elektroner fra katodematerialet. I dette tilfellet er det sink. I simuleringen kan du se at løsrivingsarbeidet for sink er 6,94∙10-19 J.

3. Lag et punkt i grafen du har tegnet som viser løsrivningsarbeidet.

4. Bruk grafen du har tegnet til å finne en verdi for Plancks konstant.

5. Bruk grafen til å finne grensefrekvensen. (Se også oppgave 2A - pkt. 6)

Ikke besvart

Oppgave om fotoner (Gå til denne siden)

 

Oppgave 3

Skriv ned noen setninger om lys der du bruker fotonmodellen. Bruk disse begrepene når du skriver: Energi, bevegelsesmengde, fotoelektrisk effekt, comptonspredning, annihilering, pardanning.

Ikke besvart

Skriv deg i gang (Gå til denne siden)

Jane Agnes, CC BY-SA 3.0

Du har sikkert tatt røntgenbilde en gang. Kanskje har du gjort det hos tannlegen eller for å undersøke en brukket arm.

Oppgave 4

Hva vet du om røntgenstråling?

Ikke besvart

Utfordring (Gå til denne siden)

Person som svelger bariumgrøt. På dette bildet er fargene omvendt av vanlige røntgenbilder: Her er bløtvev (med lav elektrontetthet) lyst, mens stoffer med høy elektrontetthet gir mørk farge. Foto: Bernd Brägelmann

Diskuter med en annen elev og skriv ned korte forklaringer på spørsmålene under.
Husk at grunnstoffer med mange elektroner absorberer røntgenstråling mest effektivt.

Bruk periodesystemet.no når du løser oppgavene.

Oppgave 5

En person som skal ta røntgenbilde av mage eller tarm, spiser «bariumgrøt» før undersøkelsen. Kan du tenke deg hvorfor? 

Ikke besvart

Oppgave 6

I et røntgenbilde gir fotoelektrisk effekt i bein og vev god kontrast i bildet, mens Compton-spredning gjør kontrasten dårligere. Hvorfor er det slik?

Ikke besvart

Dr. Quantum og dobbeltspalteforsøket (Gå til denne siden)

Oppgave 7

Fyll inn det du observerer i filmen "Dr. Quantum og dobbeltspalteforsøket" i tabellen under. Dr. Quantum kontrollerer variabler ved å gjøre forsøket på ulike måter. Han sender både klinkekuler, vannbølger og elektroner mot enten én eller to spalter. Fyll inn om du observerer intereferensmønster eller ikke i de ulike tilfellene.

  Gjennom én spalte Gjennom to spalter
Klassisk / makroskopisk Klinkekuler    
Vannbølger    
Kvantefysisk / mikroskopisk Elektroner (mange samtidig)    
Elektroner (ett og ett) ###  
Elektroner (ett og ett med observatør) ###  
Ikke besvart

Skriv om partikler som bølger (Gå til denne siden)

Svar skriftlig på spørsmålene fra diskusjonen.

Oppgave 8

I filmen «Partikler som bølger» snakker Susanne om at partikler har bølgenatur. Hva mener vi med det?

Ikke besvart

Oppgave 9

Hva sier Heisenbergs uskarphetsrelasjoner, og hva har de å si for hvor mye vi kan få vite om naturen?

Ikke besvart

Oppgave 10

Partiklers bølgenatur representerer et brudd med klassisk fysikk. På hvilke måter?

Ikke besvart

Snakk og skriv om kvantefysikk og filosofi (Gå til denne siden)

Illustrasjonsfoto: colourbox.no

Diskusjon

Diskuter med en annen elev: Hva tenker dere om Schrödingers katt? Er katten både død og levende før vi åpner boksen?

 

Oppgave 11

Skriv ned noen tanker dere har om Schrödingers katt.

Ikke besvart