Op 17 oktober 2024 verscheen er in de NRC in de rubriek over de elementen een artikel over het edelgas neon. Neon liet de reclamewereld oplichten. Neonverlichting werd in 1910 aan het publiek geïntroduceerd en veroverde in no time de reclamewereld. In figuur 1 zie je een uithangbord in Hong Kong. Het rode licht is afkomstig van neonlampen.
In het artikel staat “dat glazen buizen gevuld met neon vlammend rood licht uitzenden als je er een elektrische stroom doorheen jaagt”.
a) Leg in eigen woorden uit hoe een gasontladingslamp werkt. Maak eventueel gebruik van internet.
In een gasontladingslamp wordt een spanning over een gas gezet. Hierdoor loopt er door het gas een elektrische stroom. Vrije elektronen, die onder invloed van het aanwezige elektrische veld worden versneld, botsen met de atomen van het gas. Bij deze botsing komen de gasatomen in een aangeslagen toestand. Wanneer de atomen terugvallen naar een lager energieniveau, wordt het verschil in energie uitgezonden als een foton.
In figuur 2 zie je het lijnenspectrum van een gasontladingslamp gevuld met neon.
Niet alle lijnen zijn even sterk. Een van de meest felle lijnen heeft golflengte van 629,7388 nm.
b) Welke kleur licht heeft deze lijn?
In Binas tabel 19A vind je dat dit rood licht is.
c) Bereken de energie van de bijhorende fotonen in eV. Geef je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.
Aangezien je de golflengte zeer nauwkeurig weet, moet je alle constanten in Binas ook nauwkeurig opzoeken:
$E_f=\frac{hc}{\lambda}=\frac{6,62607015\cdot 10^{-34}\cdot 2,99792458\cdot 10^8}{629,7388\cdot 10^{-9}}=3,1543965\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}$
Dit komt overeen met:
$\frac{3,1543965\cdot 10^{-19}}{1,602176634\cdot 10^{-19}}=1,9688194~\mathrm{eV}$
De golflengte was in zeven significante cijfers gegeven en de constanten in negen, dus moet het antwoord in zeven significante cijfers: Ef = 1,968819 eV.
Tussen 600 en 650 nm zijn er nog veel meer sterke lijnen te vinden. De lijnen in het gele en groene gebied van het spectrum hebben een veel lagere intensiteit.
d) Leg uit waarom het licht van neonlampen door ons als rood licht waargenomen wordt.
In figuur 2 zie je veel lijnen met oranje/roodachtig licht, maar ook enkele groene lijnen. Onze ogen nemen geen afzonderlijke kleuren waar. Het gecombineerde effect van alle kleuren wordt door de lichtgevoelige cellen van het netvlies als mengkleur waargenomen. Hoewel er gele en groene lijnen in het spectrum zijn, zijn de lijnen in het rode gebied blijkbaar veel sterker. Ons oog neemt daarom de bekende rode kleur waar.
