Naar de inhoud
Inloggen

Natuurkunde vwo

Fotonen, spectra en energieniveaus

Ongeveer 10 minuten. Een atoom zendt alleen bepaalde kleuren uit. Elke lijn hoort bij een sprong.

De energie van een foton is de constante van Planck keer de frequentie. Een atoom kan alleen bepaalde energieniveaus hebben, en bij een sprong daartussen komt precies het verschil als foton vrij.

Van sprong naar kleur

Een emissiespectrum bestaat uit losse lijnen, want alleen de sprongen die het atoom kan maken leveren een foton op. Elke stof heeft daarom zijn eigen vingerafdruk van lijnen.

Een absorptiespectrum is het omgekeerde. Wit licht door een gas laat juist donkere lijnen zien op precies dezelfde plaatsen, want daar is de energie opgenomen.

Rekenen gaat altijd via het verschil tussen twee niveaus. Zet dat verschil in joule, deel door de constante van Planck en je hebt de frequentie, of gebruik de lichtsnelheid om de golflengte te vinden.

Energieniveaus staan in het diagram negatief, met nul bij een vrij elektron. De ionisatie-energie is daarom precies het absolute getal van het laagste niveau.

Een sprong geeft een lijn

n=4n=3n=2n=1het verschil tussen twee niveaus is de fotonenergieen die energie bepaalt de kleur van de lijn

Alleen sprongen die kunnen, geven een lijn.

Zo reken je aan een sprong

1

Zoek de twee niveaus op

In het diagram of in de tabel. Let op dat de waarden negatief zijn.

2

Neem het verschil

Eindniveau min beginniveau, en neem de absolute waarde. Dat is de fotonenergie.

3

Reken elektronvolt om naar joule

Vermenigvuldig met de lading van een elektron. Die staat in de tabel.

4

Maak er een frequentie of golflengte van

Delen door de constante van Planck geeft de frequentie. De lichtsnelheid gedeeld door die frequentie geeft de golflengte.

De fout die bijna iedereen maakt

Een elektron valt van het derde naar het tweede niveau. Welke energie heeft het foton?

de energie van het derde niveauklopt niet

Een niveau is geen hoeveelheid energie die vrijkomt, het is een stand. Wat vrijkomt is wat het atoom verliest, en dat is het verschil tussen de twee standen.

Donkere lijnen staan op dezelfde plek als heldere

Een gas dat bij verhitting een lijn uitzendt, slikt bij doorvallend wit licht precies dezelfde kleur. Dat is in een vraag over het spectrum van een ster bijna altijd de redenering die ze willen zien.

Fotonen, spectra en energieniveaus

Check jezelf

Waar hoort een lijn in een emissiespectrum bij?

Het atoom geeft het verschil tussen de twee standen af als een foton.

Een kortere golflengte hoort bij welke sprong?

Een groter energieverschil geeft een hogere frequentie en dus een kortere golflengte.

Wat zie je als wit licht door een koud gas gaat?

Het gas neemt juist die energieen op, en daardoor ontbreken die kleuren in het doorgelaten licht.

Wat is de ionisatie-energie in zo’n diagram?

Nul hoort bij een vrij elektron, dus van het laagste niveau naar nul is precies dat getal.

In jouw boek

Er zijn nog geen methodes ingesteld voor dit vak.

De begrippen uit deze les

absorptiespectrum
Donkere lijnen in doorvallend wit licht, op precies de plekken waar een gas zelf zou uitzenden.
constante van Planck
De constante waarmee je van de frequentie van straling naar de energie van een foton rekent. Hij staat in de tabel.
elektromagnetisch spectrum
De hele reeks straling van radiogolven met een lange golflengte tot gammastraling met een heel korte. Alles erin gaat in vacuum even snel.
elektronvolt
Een eenheid van energie die handig is bij fotonen en deeltjes. Het is de energie die een elektron krijgt bij een spanningsverschil van een volt.
emissiespectrum
Het patroon van losse lijnen dat een gas uitzendt. Elke lijn hoort bij een sprong, en elke stof heeft zijn eigen patroon.
energieniveau
Een van de standen die een atoom kan hebben. Een sprong tussen twee niveaus levert een foton met precies het energieverschil.
foton
Een pakketje elektromagnetische straling. De energie ervan is de constante van Planck keer de frequentie, dus een kortere golflengte geeft een energieker foton.

Overhoor deze begrippenAlle begrippen van dit vak

In het examen

De examens staan op examenblad.nl, de site van het College voor Toetsen en Examens. Wij nemen er niets uit over, je opent ze daar.

Vakinhoudelijk gecontroleerd door Jasper Mulders op 28-10-2026.

En nu?

Alle onderwerpen Ander vak