Golwe, klank en lig: kortvrae, Fisichem Flashcards
Word klank as longitudinale of transversale golwe voortgeplant?
Longitudinale
Definieer golflengte en verskaf die eenheid
Die afstand tussen 2 opeenvolgende verdigtings (kruine) of verdunnings (trôe) in die golf
Eenheid: meter (m)
Wat is die verband tussen die golflengte en frekwensie van klankgolwe?
Die frekwensie is gelyk aan die inverse van die periode:
in simbole: * f* = 1/T
Wat is die verband tussen toonhoogte, frekwensie en golflengte?
Toonhoogte neem toe met toename in frekwensie.
Toonhoogte neem toe met ‘n afname in golflengte
Stel die verwantskap tussen die golflengte, frekwensie en spoed van klankgolwe as ‘n wiskundige vergelyking voor
v = גf
Die Doppler-effek
Die verskynsel dat die toonhoogte (frekwensie) van klankgolwe, soos waargeneem deur ‘n waarnemer, verander
as die bron van die golwe en die waarnemer relatief** tot mekaar **beweeg
Klankgrens
‘n Hoë druk golffront wat ontstaan wanneer ‘n voorwerp teen die spoed van klank beweeg en veroorsaak dat die golffronte aan sy voorkant, konstruktief interfereer.
Skokgolf
‘n Keëlvormige golffront met ‘n baie hoë drukgradiënt
Word voortgebring deur ‘n voorwerp wat vinniger as die spoed van klank beweeg of wat deur die klankgrens breek
Supersoniese knal
Die hoorbare manifestasie van ‘n keëlvormige skokgolf
wat voortgebring word wanneer ‘n voorwerp die spoed van klank oorskry en dus deur die klankgrens breek om sodoende die skok-golf te veroorsaak.
Mach-getal
‘n Getal wat aandui hoeveel maal die spoed van ‘n voorwerp groter is as die spoed van klank.
Wiskundig word dit so bereken: spoed van voorwerp/spoed van klank
Watter grootheid bepaal die kleur lig wat jy waarneem:
die frekwensie*, *golflengte* of *spoed van die lig?
Frekwensie
Wat is die benaderde waarde van c in c = גf as lig in lug voortgeplant word?
3 x 10<strong>8</strong> m.s-1
Wanneer wit lig deur ‘n prisma beweeg, word dit in sewe kleure opgebreek.
Wat word hierdie verskynsel genoem?
Noem hierdie kleure in volgorde van toenemende golflengte
Dispersie
- Violet
- indigo
- blou
- groen
- geel
- oranje
- rooi
Watter groothede word deur elk van die simbole in die volgende vergelyking voorgestel: c = גf?
Gee ook elkeen se SI-eenheid
c = spoed van lig in m.s-1
ג = golflengte van lig in m
f = frekwensie van lig in Hz
Verduidelik dispersie deur na die volgende begrippe te verwys:
breking (refraksie), spoed van lig, frekwensies van lig
- Die spoed van alle kleure lig in ‘n vakuum is dieselfde
- Wanneer lig egter na ‘n digter optiese medium beweeg, verander die spoed daarvan.
- Verder verander die spoed van lig met langer golflengtes (laer frekwensies bv. rooi) minder as die van lig met korter golflengtes (hoër frekwensies soos blou).
- Dit veroorsaak dat die rigting van beweging van rooi lig minder verander as wat die geval by blou lig is.
- Ons sê die blou lig word meer gebreek as rooi lig en dit lei tot die skeiding van witlig in sy komponente - ‘n verskynsel bekend as dispersie.
Op hierdie wyse word die spektrum vir witlig verkry.
Wanneer lig ‘n ander optiese medium (bv. van lug na glas), sal watter grootheid / groothede dieselfde bly: spoed, golflengte en/of frekwensie van die lig?
Frekwensie bly konstant (ג en v verander beide. Dit volg uit v = גf dat v ά ג as f konstant bly)
Watter kleur se frekwensie is die grootste: blou of oranje?
Blou
Die sewe spektrumkleure kan gegroepeer word in drie sogenaamde additiewe, primêre kleure en uit watter spektrumkleure bestaan elkeen van hulle?
Primêre rooi = rooi & oranje Primêre groen = groen & geel Primêre blou = violet, indigo & blou
Wanneer twee additiewe primêre kleure gekombineer word, ontstaan daar ‘n additiewe sekondêre kleur. Wat is die drie additiewe sekondêre kleure en uit watter twee primêre kleure bestaan elkeen?
Sekondêre geel = Prim. rooi + Prim. groen Siaan = Prim. blou + Prim. groen Magenta = Prim. blou + Prim. rooi
Wat noem ons die kombinasie van ‘n additiewe primêre en additiewe sekondêre kleur wat witlig voortbring?
Komplementêre
Wanneer lig op ‘n voorwerp geprojekteer word, kan die lig wee… en/of geabs… en/of deu…. word
Lig kan weerkaats, geabsorbeer en/of deurgelaat word
Noem die name van die subtraktiewe primêre kleure
Geel, siaan en magenta
Noem die name van die subtraktiewe sekondêre kleure. Hoe word elkeen van hierdie kleure verkry?
Oranje = geel + magenta Violet = siaan + magenta Groen = geel + siaan
Wat word die sensoriese selle genoem wat die menslike oog in staat stel om tussen verskillende kleure te onderskei?
Keëls
Verduidelik die kleur van ‘n ryp tamatie deur terminologie (lig weerkaats, geabsorbeer, deurgelaat) te gebruik.
Wanneer lig op ‘n rooi tamatie inval, absorbeer die tamatie al die kleure behalwe rooi wat weerkaats word. Die rooi lig bereik die oog en stimuleer die keëls wat sensitief is vir rooi.
‘n Deursigtige blou, plastiekfilm word op ‘n oorhoofse projektor (OHP) geplaas en op ‘n wit skerm geprojekteer. Verduidelik die blou kleur wat op die skerm gesien word deur terminologie (lig weerkaats, geabsorbeer, deurgelaat) te gebruik.
Witlig beweeg vanaf die gloeilamp na die blou plastiekfilm. Die blou film absorbeer al die kleure behalwe blou wat deurgelaat word. Die wit skerm weerkaats al die kleure wat daarop inval en sal dus die blou lig wat deur die film deurgelaat is, weerkaats. Die blou lig bereik die oog en stimuleer die keëls wat sensitief is vir blou.
Voltooi die volgende ‘sinne’ vir additiewe kleure: 1. Primêre rooi + …… -> wit 2. ……. + sekondêre geel -> wit 3. ……. + magenta -> wit
- Primêre rooi + SIAAN -> wit 2. PRIMêRE BLOU + sekondêre geel -> wit 3. PRIMêRE GROEN + magenta -> wit
Voltooi die volgende ‘sinne vir subtraktiewe kleure: 1. siaan + geel -> …….. 2. magenta + ……. -> violet 3. geel + ……….. -> oranje
- siaan + geel -> GROEN 2. magenta + SIAAN -> violet 3. geel + MAGENTA -> oranje
Definieer wat met ‘n golffront bedoel word
In twee dimensies (bv. in ‘n golftenk) kan ons ‘n golffront beskou as ‘n lyn wat ‘n stel punte verbind wat in dieselfde fase is. In drie dimensies (lig wat uitwaarts beweeg vanaf ‘n punt) kan ons ‘n golffront bekou as ‘n sferiese oppervlakte wat bestaan uit ‘n stel punte op die golf wat in dieselfde fase is.
Stel Huygens se beginsel
Huygens se beginsel: Elke punt op ‘n golffront tree op as ‘n bron van nuwe sirkelvormige golfies wat met dieselfde spoed voortbeweeg as die oorspronklike golf. Die nuwe golffront word bepaal deur die kombinasie van raaklyne wat aan die nuwe (sekondêre) golfies getrek word.
Twee transversale golwe beweeg na mekaar toe. Onder water toestande sal die twee golwe mekaar vir ‘n oomblik heeltemal uitkanseleer?
As die golwe volkome uitfase is en dieselfde golflengte en amplitude het.
Wat word bedoel met koherente bronne?
Bronne is koherent as hulle volkome in fase vibreer of volkome uit fase vibreer of as daar ‘n vaste verskil in fase is. Die frekwensies van sulke bronne is dieselfde (maar hulle amplitudes is nie noodwendig dieselfde nie). Bronne is volkome in fase as hulle gelyktydig op of af beweeg of op dieselfde oomblik stilstaan.
Wat word bedoel met koherente golwe?
Koherente golwe is golwe wat volkome in fase is of volkome uit fase is of wat ‘n vaste faseverskil het. Die frekwensies van koherente golwe is dieselfde (maar hulle het nie noodwendig dieselfde amplitude nie).
Wat word bedoel met padlengte van golwe?
Die padlengte van ‘n golf is die afstand wat ‘n golf vanaf sy punt van oorsprong tot by ‘n bepaalde punt afgelê het en word dikwels aangedui as die aantal golflengtes afgelê.
Wat word bedoel met padverskil van golwe?
Padverskil is die verskil in die padlengte van twee golwe, bv. BR - AR = 4y - 3y = 1y
Verduidelik wat bedoel word met die interferensie van golwe
Interferensie is die interaksie tussen twee of meer golwe wat mekaar by ‘n punt kruis. Tydens die interaksie word die versteurings wat elk van die golwe veroorsaak, volgens die beginsel van superposisie bymekaar getel.
Wat word bedoel met ‘n nodale lyn?
‘n Nodale lyn ontstaan agv die destruktiewe interferensie van koherente golwe wat deur twee koherente bronne gegenereer word.
(Teken) en beskryf die golfpatroon wat waargeneem word nadat ‘n reeks reguit, parallelle watergolwe deur twee nou splete beweeg het wat in hulle pad geplaas is.
‘n Waaiervormige patroon word regs van die twee splete waargeneem. Daar ontstaan halfmaanvormige golwe by elk van die openinge wat na regs uitsprei en met mekaar interfereer. Tydens die proses ontstaan daar nou stroke waar destruktiewe interferensie plaasvind (nodale lyne). Daar vorm ook breër stroke waar konstruktiewe interferensie plaasvind (anti-nodale lyne aangedui deur soliede swart lyne). Daar is ‘n sentrale strook waar konstruktiewe interferensie plaasvind.
Hoe sal die patroon van parallelle watergolwe wat deur twee nou splete beweeg het, verander as die golflengte van die golwe toeneem?
Die aantal nodale en anti-nodale lyne sal afneem en hulle sal verder uitmekaar wees.
Hoe sal die patroon van parallelle watergolwe wat deur twee nou splete beweeg het, verander as die splete verder uitmekaar is?
Die aantal nodale en anti-nodale lyne sal toeneem en hulle sal nader aan mekaar wees.
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang reguit gloeidraad deur twee smal, naasliggende splete (‘n sogenaamde dubbelspleet) waargeneem word
‘n Breë, sentrale strook wat uit afwisselende wit (ligte) en swart strepe bestaan, word waargeneem. In die middel is ‘n wit streep. Hierdie sentrale strook word aan weerskante begrens deur dowwer, gekleurde stroke wat uit die spektrumkleure bestaan met rooi in al die gevalle die verste van die sentrale strook.
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang reguit gloeidraad deur twee smal, naasliggende splete (‘n sogenaamde dubbelspleet) waargeneem word - plaas nou ‘n deursigtige, blou filter tussen die dubbelspleet en die lamp. Beskryf wat jy deur die dubbelspleet sal waarneem.
Wanneer ‘n blou filter gebruik word, sal die afwisselende wit en swart strepe vervang word deur ‘n soortgelyke strook bestaande uit MEER, MAAR SMALLER afwisselende BLOU en swart strepe. Die sentrale streep is blou. Die gekleurde stroke word vervang met blou en donker strepe.
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang reguit gloeidraad deur twee smal, naasliggende splete (‘n sogenaamde dubbelspleet) waargeneem word - plaas nou ‘n deursigtige, rooi filter tussen die dubbelspleet en die lamp. Beskryf wat jy deur die dubbelspleet sal waarneem. Gee die verskille tussen die partone met die blou en rooi filters
Wanneer ‘n rooi filter gebruik word, sal die afwisselende wit en swart strepe vervang word deur ‘n soortgelyke strook bestaande uit MINDER, MAAR BREëR afwisselende ROOI en swart strepe. Die sentrale streep is rooi. Die gekleurde stroke word vervang met rooi en donker strepe. Die belangrikste verskille is dus dat die blou strepe deur rooi strepe vervang word en die rooi en swart strepe breër is as die blou en swart strepe.
Verduidelik wat bedoel word met die diffraksie van golwe
Diffraksie is die ombuiging van golwe om die kante van ‘n versperring of om die kante van ‘n opening van ‘n versperring
Teken en beskryf die golfpatroon wat waargeneem word nadat ‘n reeks reguit, parallelle watergolwe deur ‘n enkele spleet beweeg het wat in hulle pad geplaas is
Daar ontstaan halfmaanvormige golwe met dieselfde golflengte aan die regterkant van die opening mits die golflengte en die opening van vergelykbare grootte is. Nadere waarneming kan ook toon dat nodale lyne vorm (sien skets)
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang, reguit gloeidraad deur ‘n smal, enkel spleet waargeneem word
‘n Breë strook wit lig wat baie wyer as die gloeidraad is, word in die middel gesien. Hierdie strook word aan weerskante begrens deur afwisselende donker en gekleurde stroke. Die gekleurde stroke bestaan uit die spektrumkleure met rooi in die gevalle die verste van die middel af.
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang, reguit gloeidraad deur ‘n smal, enkel spleet waargeneem word - maar ‘n deursigtige, blou filter word tussen die enkele spleet en die lamp geplaas. Beskryf wat jy deur die enkele spleet sal waarneem.
‘n Soortgelyke partoon as met witlig word waargeneem. Die belangrikste verskille is die volgende: - die wit stroke word met blou stroke vervang - die gekleurde stroke word ook blou - die blou en donker stroke is smaller as met witlig
Beskryf die patroon wat waargeneem word as ‘n gloeilamp met ‘n lang, reguit gloeidraad deur ‘n smal, enkel spleet waargeneem word - maar ‘n deursigtige, rooi filter (ipv blou filter) word tussen die enkele spleet en die lamp geplaas. Beskryf wat jy deur die enkele spleet sal waarneem, en gee die verskille tussen die patrone met die blou en rooi filters.
‘n Soortgelyke partoon as met witlig word waargeneem. Die belangrikste verskille is die volgende: - die wit stroke word met rooi stroke vervang - die gekleurde stroke word ook rooi - die rooi en donker stroke is breër as met witlig
Wat word bedoel met die polarisasie van golwe? Kan klankgolwe gepolariseer word?
Golwe is gepolariseer as hulle almal slegs in een vlak vibreer. Slegs transversale golwe kan gepolariseer word en gevolglik kan klankgolwe wat longitudinaal is, nie gepolariseer word nie.
Hoe ontstaan alle elektromagnetiese golwe?
Alle elektromagnetiese golwe ontstaan deur die versnelling van ladings.
Gebruik woorde (en ‘n diagram) om te verduidelik hoedat elektromagnetiese (EM) golwe deur die ruimte voortgeplant word
Wanneer ‘n lading versnel word, ontstaan daar ‘n veranderende elektriese veld. Hierdie veranderende elektriese veld induseer loodreg op homself ‘n veranderende magneetveld wat op sy beurt weer ‘n veranderende elektriese veld induseer. Die proses herhaal homself deur die ruimte en kan ook in ‘n vakuum geskied. Die E- en die B-velde is loodreg op mekaar en op die voortplantingsrigting van die golf.
Watter grootheid word deur “c” voorgestel en wat is die waarde daarvan in vakuum?
c=3x10**8m.s**-1. Spoed van lig in vakuum
Lys die verskilltende tipes EM straling en rangskik hulle in volgorde van afnemende frekwensie
Gammastrale 10**-6 nm X-strale 10**-1 nm Ultraviolet 100 nm Sigbare lig 380 nm -> 750 nm Infrarooi 10 pm -> 1000 pm Mikrogolwe 10 mm -> 100 cm Radiogolwe 10 m -> 10 km
Gee ‘n voorbeeld van ‘n alledaagse gebruik van elk van die volgende tipes EM straling: gamma-strale, X-strale, ultravioletlig, sigbare lig, infrarooi-straling, mikrogolwe, radio- en TV-golwe
Gammastrale: Preservering van kos, sterilisering van mediese toerusting, vernietiging van kankerselle X-strale” X-straalplate, sekuriteitskontroles Ultraviolet: ‘son-beddens’ om te sonbrand, sommige verwe en inke flouresseer as hulle met UV-lig bestraal word, UV merke op geldnote Sigbare lig: fotografie, maak sig moontlik, beligting, fotosintese, in lasers Infrafooi: Afstandbeheerkontroles, Navigasietoerusting, diefalarm sensors, konvensionele oonde Mikrogolwe: Mikrogolf-oonde, selfone, spoedlokvalle Radiogolwe: kommunikasie deur radio en TV
‘n Radiostasie saai ‘n program uit deur golwe met ‘n frekwensie van 100 MHz te gebruik. Wat is die golflengte van die golwe?
c= 3x10**8 m.s**-1; f = 100x10**6 Hz, ג = ? c = fג, ג = c/f = 3x10**8/100x10**6 = 3m
Beskryf die gevare van gammastrale en X-strale
Beide X- en -strale beskadig en vernietig lewende weefsel in mense en diere en veroorsaak kanker. y-strale veroorsaak ook mutasies en oormatige bestraling kan mense dood maak.
Wat word bedoel met ‘n ligfoton?
‘n Foton kan beskou word as ‘n ‘pakkie’ of kwantum elektromagnetiese energie met geen massa en wat teen die spoed van lig beweeg.
Die energie van ‘n foton kan bereken word met die formule E = hc/ג. Uit watter twee formules word hierdie formule afgelei?
E = hf & f = c/ג
Watter een van die vorme van EM-straling het die beste penetrasievermoë en watter een het die hoogste energie?
Gammastrale
Noem minstens agt eienskappe wat alle vorme van EM-straling deel
Ontstaan deur die versnelling van ladings. Hulle is almal transversale golwe. Hulle kan almal gepolariseer word. Voortgeplant teen 3x10**8 ms**-1 in vakuum. Word voortgeplant dmv alternerende elektriese en magnetiese velde. Kan deur ‘n vakuum voortgeplant word. Ondergaan diffraksie en interferensie. Kan breking ondergaan. Kan weerkaats word. Gehoorsaam die golfvergelyking, v = גf
Watter van die eienskappe van alle vorme van EM-straling gee onbetwisbare bewys dat hierdie vorme van straling golfeienskappe besit?
Die feit dat hulle diffraksie en interferensie ondergaan
Verduidelik wat met die term ‘weerkaatsing van lig’ bedoel word
Die weerkaatsing van lig is die verandering in rigting van liggolwe wanneer ‘n oppervlakte bereik word wat die grens is tussen twee verskillende media sonder dat die lig die nuwe media binnedring
Verduidelik wat met die term ‘absorpsie van lig’ bedoel word
Die absorpsie van lig is die verskynsel dat ‘n materiaal lig absorbeer (opneem) deurdat die atome en molekules na hoër energietoestande opgewek word met die gevolg dat die interne energie van die materiaal toeneem
Verduidelik wat met die term ‘transmissie (deurlating) van lig’ bedoel word
Die transmissie (deurlating) van lig is die verskynsel dat sommige materiale lig toelaat om deur hulle te beweeg. In hierdie geval bly die frekwensie dieselfde en die golwe beweeg aan in dieselfde rigting.
Verduidelik wat met die term ‘verstrooiing (Rayleigh) van lig’ bedoel word
Die verstrooiing (Rayleigh) van lig is die verskynsel dat lig deur die interaksie met deeltjies in fluïedes (vloeistowwe en gasse) van rigting verander. In hierdie geval is die frekwensie van die verstrooide lig dieselfde, maar dit word in alle rigtings uitgegee
Verduidelik op atoom- en elektronvlak die tipiese metaalglans van die meeste ongeoksideerde metale
Metale het gewoonlik een, twee of drie elektrone in hulle valensorbitale sodat daar verskeie halfgevulde en leë valensorbitale is. Metale word voorts gekenmerk deur die digte pakking van hulle atome in ‘n kristalrooster. Hierdie digte pakking bring mee dat die valensorbitale van naasliggende atome met mekaar oorvleuel en omdat daar min energie nodig is om die valenselektrone van ‘n spesifieke atoom los te maak, sal hierdie elektrone nie meer aan ‘n enkele atoom ‘behoort’ nie, maar aan die kristalrooster as ‘n geheel. Hierdie elektrone kan gevolglik deur die kristalrooster as ‘n geheel beweeg en word as gedelokaliseer beskou. Wanneer lig op ‘n metaal inval, kan hierdie gedelokaliseerde eletrone die energie absorbeer en na hoër energievlakke opgewek word. Omdat daar verskeie leë energievlakke is waarnatoe die elektrone kan beweeg, kan hulle byna alle frekwensies van sigbare lig absorbeer. Hierdie elektrone val egter weer terug na die oorspronklike laer energievlakke. In die proses word energie as fotone uitgestraal en omdat daar verskillende oorgange moontlik is, word fotone van alle golflengtes van sigbare lig uitgestraal. Die gekombineerde effek van al hierdie uitstralings is om die tipiese silwer metaalglans te lewer.
Verduidelik die atoom en energievlak? met verwysing na die begrip ‘natuurlike frekwensie’ waarom glas sigbare lig deurlaat, maar ultraviolet straling absorbeer.
Die ‘natuurlike frekwensie’ van glas verwys na die frekwensie waarmee die elektrone in die atome van glas vibreer. Die frekwensies van die golwe van ultravioletlig is baie naby aan hierdie natuurlike frekwensie van die glas met die gevolg dat die elektrone die energie van die UV-lig sal absorbeer as dit daarop skyn. Dit bring mee dat die elektrone heftig begin vibreer. Dit lei tot verhoogte vibrasie van die atoom wat op sy beurt harder met sy buuratome bots en sodoende die energie met hulle deel. In die geval van sigbare lig, is daar geen ooreenkoms tussen die frekwensies van die sigbare lig en die natuurlike frekwensie van die elektrone in die glas nie. Die sigbare lig word gevolglik nie deur die elektrone geabsorbeer nie en beweeg bykans onversteurd deur die glas.
Verduidelik waarom die hemel blou is
Die witlig van die son is ‘n mengsel van al die kleure van die reënboog. Wanneer die lig van die son af deur die atmosfeer beweeg, verstrooi die stikstof- en suurstofmolekules die korter blou golflengtes sterker as die rooi. Wat gebeur tydens verstrooiing? Die molekules absorbeer die energie van die blou lig, maar straal die geabsorbeerde energie bykans dadelik weer in alle rigtings uit as lig (fotone) met dieselfde frekwensie / golflengte as voorheen. Van die verstrooide blou lig bereik ons oë en ons neem die hemel as blou waar.
As die korter golflengtes die meeste verstrooi word, waarom vertoon die hemel nie violet nie, aangesien dit die kleur met die kortste golflengte is?
Die drie tipes kleurresptore (keëls) in die retina van die menslike oog reageer die sterkste op rooi, groen en blou golflengtes en maak die kleurvisie moontlik. Omdat hulle tot verskillende mates gestimuleer word, konstrueer ons visuele sisteem die kleure wat ons sien. Ons oë is minder sensitief vir violet en gevolglik neem ons blou sterker waar.
Wat word met die fotoëlektriese effek bedoel?
Die fotoëlektriese effek is die verskynsel dat elektrone vrygestel kan word uit die oppervlakte van sommige metale deur hulle met eletromagnetiese straling te bestraal.
Verduidelik die drumpelfrekwensie van ‘n metaal
Die drumpelfrekwensie van ‘n metaal is die minimum frekwensie wat die elektromagnetiese straling kan hê sodat elektrone net uit die oppervlakte van die metaal vrygestel kan word sonder om kinetiese energie te verkry as die metaal daarmee bestraal word.
Verduidelik die werkfunksie (energie) van ‘n metaal
Die werkfunksie (energie) van ‘n metaal is die minimum energie wat benodig word om ‘n elektron net uit die oppervlakte van die metaal vry te stel.
Verduidelik wat met ‘afsnypotensiaal’ bedoel word
Die afsnypotensiaal is die minimum teen-potensiaalverskil wat oor ‘n fotosel aangelê moet word sodat die stroom net ophou vloei.
Verduidelik wat met ‘n ‘fotoëlektron’ bedoel word
‘n Fotoëlektron is ‘n elektron wat uit die opervlakte van ‘n metaal vrygestel word wanneer die metaal met elektromagnetiese straling van geskikte frekwensie bestraal word.
Wat is die verwantskap tussen die frekwensie en energie van ‘n foton? Gee jou antw as ‘n eweredigheid en as ‘n vergelyking
E ά f & E = hf
Beskou die volgende vergelykings: hf = Wo + 1/2mv**2 en hf = Wo + Ex. Wat word deur elk van die simbole voorgestel?
h = Planck se konstante f = frekwensie van die elektromagnetiese straling Wo = werkfunksie van die metaal m = massa van die fotoëlektron v = spoed waarteen die fotoëlektron uit die metaal vrygestel word Ex = kinetiese energie waarmee die fotoëlektron uit die metaal vrygestel word
Verduidelik die fotoëlektriese effek in terme van fotonenergie, drumpelfrekwensie en werkfunksie (energie)
Wanneer die oppervlakte van ‘n metaal met elektromagnetiese straling van geskikte frekwensie bestraal word, kan die elektrone aan die oppervlakte, die energie van die fotone (fotonenergie) opneem, mits die frekwensie van die foton groter of gelyk is as die drumpelfrekwensie, fo, van die metaal. Die fotonenergie word gegee deur E = hf, terwyl die werkfunksie van die metaal Wo = hfo. As die waarde van E groter is as die werkfunksie, Wo, sal die fotoëlektron die metaal se oppervlakte kan verlaat met ‘n sekere kinetiese energie gegee deur: Ex = E - Wo = hf - hfo.
Beskou die volgende vergelykings: hf = Wo + 1/2mv**2 en hf = Wo + Ex. Uit hierdie vergelykings sien ons dat Wo = hf as 1/2mv**2 = Ex = 0. Watter verandering, indien enige, sal die fotoëlektrone in hierdie geval ondergaan?
Die fotoëlektrone sal vrygestel word uit die metaalopervlakte, maar sonder enige kinetiese energie.
Beskou die volgende vergelykings: hf = Wo + 1/2mv**2 en hf = Wo + Ex. Uit hierdie vergelykings sien ons dat Wo = hf as 1/2mv**2 = Ex = 0. Wat word die spesifieke frekwens genoem as Wo = hf?
f = fo = drumpelfrekwensie
Watter eienskap van die straling wat gebruik word om elektrone uit ‘n metaal se opervlakte vry te stel, bepaal die kinetiese energie waarmee die foto-elektrone uit die oppervlakte vrygestel word?
Die frekwensie (of energie) van die fotone (lig) waarmee die metaal bestraal word
Watter eienskap van die straling wat gebruik word om elektrone uit ‘n metaal se opervlakte vry te stel, bepaal: die aantal fotoëlektrone wat vrygestel word?
Die intensiteit van die fotone (lig) waarmee die metaal bestraal word
Die fotoëlektriese effek het bygedra tot die vestiging van ‘n radikale nuwe teorie deur Max Planck. Gee die naam van hierdie teorie.
Kwantumteorie
Wat kan ons oor die aard van lig aflei uit die fotoëlektriese effek?
Deeltjie-aard van lig
Noem twee alledaagse gebruike / toepassings van die fotoëlektriese effek in fotoselle
Word gebruik vir die produksie van klank vanaf die klankbaan op 16 mm of 35 mm rolprentfilms. Klokkies wanneer ‘n mens sommige winkels binnegaan. Sommige alarmstelsels.
Noem twee ander tipes sigbare lig spektra anders as ‘n deurlopende (kontinue) emissiespektrum
Lyn-emissiespektra en Absorpsiespektra
Verduidelik die oorsprong van die helder lyne in ‘n lyn emissiespektrum
Wanneer ‘n hoë spanning oor die ontladingsbuis aangelê word, sal elektrone in die atome van die gas in die buis na hoër energievlakke opgewek word, Hierdie elektrone val egter na ‘n tyd weer terug na laer energievlakke. Daar bestaan slegs sekere toegelate energievlakke in die atoom, sodat die elektrone slegs bepaalde oorgange kan maak. Hoe groter die verskil in energie tussen twee vlakke, hoe groter is die hoeveelheid energie wat vrygestel word. Omdat die energie as elektromagnetiese straling vrygestel word, sal daar ook slegs fotone met sekere frekwensies vrygestel word. Omdat slegs sekere frekwensies vir die menslike oog sigbaar is, sal die spektrum as ‘n aantal lyne waargeneem word.
Verduidelik die oorsprong van die donker lyne in ‘n absorpsiespektrum
Wanneer die witlig vanaf die ligbron deur die gas/damp beweeg, word sommige van die frekwensies geabsorbeer en die res deurgelaat. In die proses word elektrone na hoër energievlakke opgewek, maar hulle val na ‘n kort rukkie weer terug na die grondtoestand en gee dan weer die energie uit as elektromagnetiese (EM) straling. Die frekwensies van hierdie EM-straling is dieselfde as die wat geabsorbeer was, maar hulle word dan in alle rigtings uitgestraal. Daar is gevolglik nou minder straling met hierdie bepaalde frekwensies wat in die oorspronklike rigting van die witlig beweeg en gevolglik ontstaan daar donker lyne teen hierdie helder agtergrond van die oorblywende deurlopende spektrum. Die frekwensies en gevolglik oor die posisies van die donder lyne in die absorpsiespektrum is dieselfde as die van die lyne van dieselfde element se lyn-emissiespektrum. Die koeler dampe van ‘n element absorbeer dus dieselfde frekwensies EM-straling as wat dit by hoër temperature uitgee.
Gee die verwantskappe tussen ‘n absorpsie- en ‘n lyn emissiespektrum vir dieselfde element
Die lyne in ‘n lyn-emissiespektrum kom in dieselfde posisies voor as waar die donkerlyne in ‘n absorpsiespektrum van dieselfde element is
Waterstof lewen ‘n lyn-emissiespektrum wat vier prominente lyne bevat, nl. violet, indigo, blou-groen en rooi. Volgens Bohr se atoommodel, ontstaan hierdie lyne agv elektrone wat van hoër energievlakke terugval na energievlak 2 toe. Uit watter energievlakke val die elektrone terug om onderskeidelik die violet en rooi lyne te lewer. Verduidelik jou keuse deur na die formule E = hf te verwys.
Rooi: Vlak 3 -> vlak 2 Violet: Vlak 6 -> vlak 2 Die energie van ‘n foton word bepaal deur E = hf. Violet het ‘n hoër frekwensie as rooi en dus is die energie van ‘n foton van violet ook groter as die van rooi. As ‘n elektron van energievlak 6 na 2 terugval, word meer energie uitgegee as wanneer dit van vlak 3 na 2 terugval. Die groter hoeveelheid energie wat uitgegee word as die elektron van vlak 6 na vlak 2 oorgaan, stem dus ooreen met die energie van die violetfoton.
Verduidelik en kontrasteer die begrippe SPONTANE emissie van straling en GESTIMULEERDE emissie van straling.
SPONTANE EMISSIE is ‘n wanordelike proses waardeur elektrone sonder enige stimulasie (maw vanself) vanaf ‘n hoër of metastabiele energiestoestand na ‘n laer energietoestand of die grondtoestand terugkeer. Die energie word as elektromagnetiese straling en meer spesifiek as fotone in alle rigtings vrygestel wat nie in fase is met mekaar nie, dws. nie koherent nie. GESTIMULEERDE EMISSIE is ‘n ordelike proses wat plaasvind wanneer ‘n laser-medium ‘n toestand van populasie inversie ondervind. Wanneer ‘n vrygestelde foton met ‘n ander geaktiveerde atoom bots, kan dit ‘n elektron in die 2e atoom stimuleer om vanaf die hoër, metastabiele energievlak (toestand) terug te val van die grondvlak (grondtoestand), mits die energie van die stimulerende foton dieselfde is as die energieverskil tussen die metastabiele en grondvlak. Die energie word ook as ‘n foton vrygestel wat dieselfde frekwensie sal hê as die stimulerende foton. Hierdie foton word ook in dieselfde rigting as die stiulerende een vrygestel en is ook in fase daarmee.
Lasers straal lig uit wat MONOCHROMATIES en IN FASE is. Verduidelik die hoofletter woorde
MONOCHROMATIES: die woord beteken letterlik ‘een kleur’. Monochromatiese lig is dus lig wat ‘n spesifieke (enkele) frekwensie (golflengte) het. IN FASE: die liggolwe van lasers is in fase. Dit beteken dat die golwe en ook al die ooreenstemmende punte op al die golwe op dieselfde oomblik in dieselfde rigting beweeg.
Metastabiele toestand
Wanneer energie na atome oorgedra word, kan elektrone in die atoom opgewek word na hoër energietoestande. Hierdie hoër energietoestande is nie ewe stabiel nie en verskil ook van element tot element. In sommige atome is daar van hierdie toestande waar die elektrone vir ‘n langer tyd (10**-3 s teenoor 10**-2 s) kan verkeer en daardie toestande word dan as METASTABIEL beskou.
Populasie-inversie (besettingsomkering)
POPULASIE-INVERSIE is ‘n toestand wat ontstaan wanneer die aantal atome wat in die metastabiele toestand in die lasermedium is, meer is as die wat in die grondtoestand is.
Gee ‘n eenvoudige verduideliking van hoe ‘n laser werk
Wanneer die eksterne energiebron (bv. hoë spanningsbron) aangeskakel word, word die atome van die lasermedium na hoër energietoestande opgewek - die proses staan bekend as optiese pomping. Van die atome bevind hulle in ‘n metastabiele toestand. Deur die optiese pomping vol te hou, kan ‘n toestand van populasie-inversie bereik word wanneer daar meer atome in die metastabiele toestand verkeer as in die grondtoestand. Wanneer die elektrone spontaan uit die metastabiele terugval na die grondtoestand toe gee hulle fotone uit. Hierdie fotone kan met ander geaktiveerde atome bots en gestimuleerde emissies veroorsaak waardeur verdere fotone met dieselfde frekwensie en in dieselfde rigting as die stimulerende fotone vrygestel word. Sommige van die fotone word parallel aan die as van die lasterholte uitgestraal en word dan heen-en-weer tussen die twee spieëls weerkaats. Hulle kan dan met meer geaktiveerde atome bots en steeds meer gestimuleerde emissies veroorsaak. Sodoende word daar al meer fotone vrygestel wat tussen die spieëls weerkaats word. 1% van die fotone verlaat die deels versilwerde spieël as laserlig.
Gee drie voorbeelde van materiale wat algemeen gebruik word om lasers te maak
Gaslasers soos bv. He-Ne-laser, CO2-laser Vastetoestand, bv. sintetiese robynlaser Semigeleierlasers wat diodes gebruik
Noem minstens vyf alledaagse toepassings van lasers
In CD en DVD-spelers Laserdrukkers Staafkodelesers Sny en sweis van metale en plastieke Hologramme Afstandmeters Kommunikasie m.b.v. optiese vesels Laserwysers Medies: verskillende vorme snykunde (oë, gewasse, brein, ens.)
Wat is die hoof funksies van die laserholte?
Die laserholte tree op as ‘n sg. optiese resonator en het die volgende 3 funksies: 1) dit versterk die laserlig 2) dit konsentreer (fokus) die laserlig in ‘n nou bundel 3) dit ‘suiwer’ die laserlig deur dit meer monochromaties (uit een frekwensie) te maak
Transversaal / Transverse
Golwe waarvan die deeltjies van die medium loodreg op die voortplantingsrigting van die golf vibreer
Hz (Hertz)
Die SI-eenheid wat gebruik word om een vibrasie (of golf) per sekonde te beskryf
Periode
Die tyd wat nodig is om een volledige golf op te wek
Golflengte
Die afstand tussen twee opeenvolgende punte wat in fase is
Breking (refraksie)
Die verandering in die rigting van ‘n liggolf as dit in ‘n ander optiese medium inbeweeg
Dispersie
Die verdeling van wit lig in afsonderlike kleure
fL = (V + VL)/V x fs
Die wiskundige vergelyking waarmee die waargenome frekwensie fL, bereken kan word as jy ‘n stilstaande sirene teen ‘n spoed VL nader as die frekwensie van die sirene se klankgolwe fs is.
Skokgolf
Die golf wat ontstaan as ‘n vuurpyl se spoed die spoed waarteen klank beweeg, oorskry.
Subsoniese
Wanneer ‘n voorwerp teen ‘n spoed beweeg wat laer is as die spoed van klank staan dit bekend as (subsoniese/supersoniese) spoed
Mach getal
Die verhouding van die spoed van ‘n voorwerp tot die spoed van klank in die betrokke medium
‘n Skokgolf ontstaan agv die …… interferensie van ‘n groot aantal golf-fronte
Konstruktiewe
Monochromatiese lig
Lig wat ‘n enkele frekwensie het
Wanneer ons twee additiewe primêre kleure kombineer word ‘n additiewe …… kleur verkry
Sekondêre
‘n Magentakleurige papier wat met primêre rooi lig belig word in ‘n anders donker kamer sal ….. vertoon
Rooi
Die pigmente in siaan verf, absorbeer rooi en weerkaats blou en …..
Groen (Siaan = groen + blou)
‘n Witligbron wat deur ‘n kombinasie van magenta en sekondêre geel filters wat op mekaar geplaas is, bekyk word, sal …. vertoon
Rooi
Wanneer slegs die rooi en groen fosforkolletjies van ‘n teleisieskerm geaktiveer word, vertoon die skerm ….
Geel
‘n Voorwerp wat al die kleure lig wat daarop inval, absorbeer, vertoon …..
Swart
As twee kleure lig wit lig voortbring as hulle vermeng word, word hulle …….. kleure genoem
Komplementêre
Diffraksie
Die verskynsel wat waargeneem word as golwe om ‘n versperring gebuig word
Twee vibrerende krale bring sirkelvormige golwe in ‘n golftenk voort. Die smal stroke wat ontstaan agv destruktiewe interferensie word ….. genoem
Nodale lyne
Twee vibrerende krale bring sirkelvormige golwe in ‘n golftenk voort. Die verskil in die padlengte wat deur twee golwe vanaf die vibrerende krale tot by ‘n sekere punt afgelê word, word die ……. verskil genoem
Padverskil
Twee vibrerende krale bring sirkelvormige golwe in ‘n golftenk voort. As die verskil in padlengte wat deur twee golwe vanaf die vibrerende krale afgelê word, 2 1/2ג, sal …. interferensie by daardie punt plaasvind.
Destruktiewe
Die mate van diffraksie wat golwe ondergaan, hang af van die wydte van die spleet en die ….. van die golwe
Golflengte
Om die aantal nodale lyne in ‘n dubbelspleet interferensiepatroon te laat toeneem, moet die afstand tussen die splete ……
Toeneem
Die tipe interferensie wat plaasvind as die trôe van twee golwe by ‘n punt ontmoet
Konstruktiewe
Die tipe interferensie wat plaasvind as monochromatiese lig van twee koherente bronne interfereer om ‘n donker lyn te gee.
Destruktiewe
3x10**8 m.s**-1
Die spoed waarmee alle vorme van elektromagnetiese straling in ‘n vakuum beweeg
FM
Die tipe radiogolwe wat tipies frekwensies tussen 88 MHz en 108 MHz het
Elektromagnetiese spektrum
Die versamelnaam wat aan alle vorme van EM-straling gegee word
Mikrogolwe
Die groep golwe wat golflengtes het wat tussen radiogolwe en infrarooi lê
Hierdie tipe straling word algemeen met hitte of termiese straling geassosieer
Infrarooi
Hierdie golwe word voortgebring deur elekrone in antennas te laat ossileer
Radiogolwe
Radio-aktiewe elemente is die hoofbron van hierdie tipe straling
Gammastrale
Hierdie tipe golwe word gegenereer deur van klistrone gebruik te maak
Mikrogolwe
Werk (arbeid) funksie
Die minimum energie wat benodig word om ‘n elektron uit ‘n metaaloppervlakte vry te stel
Drumpelfrekwensie
Die laagste frekwensie wat ‘n foton kan hê om ‘n elektron net uit ‘n metaalopppervlakte vry te stel
Fotoëlektron
Die naam van ‘n deeltjie wat uit ‘n metaal vrygestel word wat belig word met straling van geskikte frekwensie
Die blou kleur van die hemel is hoofsaaklik agv die ….. van blou lig
Verstrooiing
Naam van die spektrum wat verkry word as witlig deur ‘n prisma of diffraksierooster gestuur word
Kontinue (deurlopende)
Populasie-inversie
‘n Toestand wat verkry word as meer atome van ‘n laser medium in ‘n metastabiele energietoestand is as in die grondtoestand
Die vrystelling van ‘n foton uit ‘n atoom wat in ‘n metastabiele toestand is, deur ‘n ander foton
Gestimuleerde
Laserholte
Die deel van ‘n laser wat die spieëls en die lasermedium (materiaal) bevat
Waar/Onwaar: Die periode van ‘n golfreeks is direk eweredig aan die golflengte van die golwe
Waar
Waar/Onwaar: Die golflengte van parallelle watergolwe neem toe nadat hulle gediffrakteer is deur ‘n nou opening in ‘n obstruksie wat in hulle pad geplaas is
Onwaar. Die golflengte bly dieselfde
Waar/Onwaar: Geen golwe kan deur ‘n vakuum beweeg nie
Onwaar. Alle elektromagnetiese straling kan
Waar/Onwaar: Die Doppler-effek kan slegs waargeneem word as ‘n klankbron na of weg vanaf ‘n stilstaande luisteraar beweeg
Onwaar. Kan altyd waargeneem word as die waarnemer en klankbron relatief tot mekaar beweeg
Waar/Onwaar: Die verandering in die frekwensie van ‘n klank is meer waarneembaar as die relatiewe snelheid van die klankbron mbt die luisteraar groot is
Waar
Waar/Onwaar: As ‘n seun ‘n stilstaande lokomotief wat sy fluit blaas, nader, sal die gloflengte van die klank wat hy hoor, langer wees as die werklike golflengte wat deur fluit voortgebring word
Onwaar. Die golflengte sal korter wees
Waar/Onwaar: ‘n Ambulans nader ‘n ongelukstoneel met sy sirene aan. Terwyl dit vinnig tot stilstand kom, sal die toonhoogte van die sirene soos wat dit deur ‘n luisteraar op die ongelukstoneel gehoor word, onveranderd bly
Onwaar
Waar/Onwaar: Skokgolwe word gevorm as ‘n voorwerp supersoniese spoede bereik
Waar
Waar/Onwaar: Die primêre kleure vir subtraktiewe kleure is rooi, blou en geel
Onwaar. Magenta, siaan en geel
Definieer die PERIODE van ‘n klankgolf.
PERIODE: die tyd wat nodig is vir die golf om by ‘n bepaalde punt verby te beweeg. Eenheid: sekondes.
Definieer die FREKWENSIE van ‘n golf.
Die FREKWENSIE van ‘n reeks klankgolwe is ‘n aanduiding van die aantal golwe wat in ‘n tydseenheid (sekonde) by ‘n bepaalde punt verby beweeg. Eenheid: Hz. (s^-1)
