Opgave 1 - science.uu.nl project csg

Correctievoorschrift
SE Moderne Natuurkunde 2008 versie 1 alarm
Meerkeuze: 1C, 2C, 3D, 4B, 5B, 6C, 7D
Opgave 1 Nanokristallen bestuderen met positronen
2p
1□
Maximumscore 2
Voorbeeld van een antwoord:
Er is al behoud van leptongetal, dus er zijn geen neutrino’s nodig.


2p
2□
Inzicht dat het leptongetal behouden is.
Conclusie.
[1]
[1]
Maximumscore 2
Voorbeeld van een antwoord:
1. Afbuigen kan met een vertikaal gericht magnetisch veld.
2. Elektronen en positronen hebben tegengestelde lading. De lorentzkracht op het elektron is dus
tegengesteld aan die op het positron en dus buigt het elektron de andere kant op.

per deelantwoord.
[1]
Opmerking: vergelijkbaar antwoord met gebruikmaking van een elektrisch veld goed rekenen.
4p
3□
Maximumscore 4
Voorbeeld van een berekening:
Energie van een gamma-foton: E = ½.2.mc² = 9,1.10– 31.( 3,0.108) ² = 8,2.10 – 14 J
Frequentie f = E / h = 8,2.10 – 14 / 6,63.10– 34 = 1,2.10 20 Hz.




3p
4□
Inzicht dat de energie van het gamma-foton de helft van de rustenergie van elektron en positron
samen is.
Berekenen van E.
Gebruik van E = h.f
Completeren van de berekening
[1]
[1]
[1]
[1]
Maximumscore 3
Voorbeeld van een schets met toelichting:
Bij MgO zijn de elektronen beter gelocaliseerd, dus de onbepaaldheid in de plaats is kleiner. De
onbepaaldheid in de impuls is dus groter. De kans is voor grote p dus groter dan bij Li. Omdat de totale
kans gelijk moet blijven is de kans voor kleine p dus kleiner dan bij Li.



Inzicht dat bij MgO de onbepaaldheid in de impuls groter is.
Inzicht in wat dit betekent voor de kans bij grote en bij kleine p.
Consequente schets
Opmerking: geen aftrek als de oppervlaktes onder de beide grafieken niet (ongeveer) gelijk zijn.
[1]
[1]
[1]
3p
5□
Maximumscore 3
Voorbeeld van een redenering:
Er zijn 14 Li-atomen, dus ook 14 buitenste elektronen. Vanwege het Pauli-principe zijn dus de 7 laagste
toestanden volledig bezet, te weten (1,1,1), (2,1,1), (1,2,1), (1,1,2), (2,2,1), (2,1,2) en (1,2,2).



4p
6□
7□
[1]
[1]
[1]
Maximumscore 4
Voorbeeld van een berekening:
Bij de overgang van grondtoestand naar eerste aangeslagen toestand gaat een elektron van (2,2,1), (2,1,2)
of (1,2,2) naar (3,1,1), (1,3,1) of (1,1,3).
De energiesprong is dan in alle gevallen: ΔE = (h² / 8mL²).(11 – 9)
= 2.( 6,63.10– 34)² / (8. 9,1.10– 31. (5.10 – 10)²) = 4,8.10 – 19 J.
De golflengte van het geabsorbeerde foton is: λ = hc /ΔE = 6,63.10– 34. 3,0.108 / 4,8.10 – 19 = 4,1.10 – 7 m
Dit is violet.




3p
Inzicht dat er 14 buitenste elektronen zijn.
Inzicht dat de 7 laagste toestanden bezet zijn.
Opsommen van deze 7 toestanden.
Inzicht in de juiste overgang.
Berekening van de energiesprong.
Gebruik van λ = hc /ΔE
Completeren van de berekening en conclusie
[1]
[1]
[1]
[1]
Maximumscore 3
Voorbeeld van een redenering:
Er zijn in de x-richting 2 buiken, dus nx = 2. In de y-richting is er 1 buik, dus ny = 1. De toestand (2,1,2)
kan het niet zijn, want dan is het vlak van figuur 5 een knoopvlak. Dus blijft over: (2,1,1)



Inzicht dat het quantumgetal gelijk is aan het aantal buiken.
Juiste keuze voor nx en ny
Juiste redenering in de z-richting.
[1]
[1]
[1]
Opgave 2 Het plasma van de JET
3p
8□
Maximumscore 3
Voorbeeld van een antwoord:
Ekin = ½ m.v2 met r = m.v/B.q geeft r² = 2.m. Ekin /B.q
Omdat beide deeltjes dezelfde Ekin, q en B hebben heeft het deeltje met de grootste massa ook de grootste
straal. Dit is dus Tritium.



3p
9□
Combineren van Ekin = ½ m.v2 met r = m.v/B.q
Inzicht dat Ekin, q en B voor beide deeltjes hetzelfde zijn.
Conclusie.
[1]
[1]
[1]
Maximumscore 3
Voorbeeld van een schets met toelichting:
De component van de snelheid naar rechts veroorzaakt de spoed. Omdat elektronen negatief zijn geeft de
component van de snelheid naar boven een lorentzkracht naar voren, dus een cirkel om veldlijn 2.



Inzicht in de spoed.
Inzicht in de richting van de lorentzkracht.
Consequente schets
[1]
[1]
[1]
3p
10 □ Maximumscore 3
Voorbeeld van een reactiediagram



3p
Inzicht dat er sprake is van β – verval (Tritium links en Helium en elektron rechts).
Antineutrino aan de rechterkant.
Alle pijlen juist .
[1]
[1]
[1]
11 □ Maximumscore 3
Voorbeeld van een antwoord:
Verhogen van de druk brengt de fusiepartners (gemiddeld) dichter bij elkaar en dat verhoogt de fusiekans.
Verhogen van de temperatuur zorgt voor een hogere (gemiddelde) snelheid zodat de fusiepartners (tegen de
elektrische afstoting in) dichter bij elkaar kunnen komen en de kans op fusie dus toeneemt.



Inzicht dat een grotere druk betekent dat de deeltjes (gemiddeld) dichter bij elkaar zitten.
Inzicht in het verband tussen temperatuur en (gemiddelde) snelheid.
Inzicht dat een hogere snelheid betekent dat de deeltjes dichter bij elkaar kunnen komen.
[1]
[1]
[1]