NA samenvatting H9; Elektromagnetische straling en materie
Paragraaf 1; Het elektromagnetisch spectrum
Elektromagnetische straling = een straling die bestaat uit transversale elektrische en magnetische
golven die zich voortbewegen met de lichtsnelheid (c)
Het veranderend elektrisch veld werkt een magnetisch veld op en omgekeerd
v = f x λ snelheid = frequentie x golflengte
lichtsnelheid (c) in meter per seconde (m/s) c = 2,998 x 108 m/s
frequentie (f) in hertz (Hz)
golflengte ( λ ) in meter (m)
straling van groot naar klein; radiogolven – infraroodstraling – zichtbaar licht – ultravioletstraling –
röntgenstraling – gammastraling (binas tabel 19B)
microgolven = radiogolven met een korte golflengte; van belang voor de sterrenkunde
radiotelescopen = observeren radiogolven
Elke soort straling heeft een andere manier van interactie met een materie
Interstellaire stofwolken absorberen zichtbaar licht, maar transparant voor radiogolven
Radiogolven kunnen door de aardatmosfeer en wolken heen dringen
Infraroodstraling wordt gebruikt voor koele objecten (bv. planeten, stofwolken, bruine
dwergen; mislukte sterren met lage temperatuur)
Eerst alleen optische telescopen beschikbaar. Doordat de aardatmosfeer door de
temperatuurverschillen constant in beweging is, wordt licht uit het heelal afgebogen, daaruit is het
twinkelen van sterren een gevolg. Ook waterdamp en stofdeeltjes zorgen voor minder goede
waarnemingen.
Alleen zichtbaar licht en radiogolven zijn vanaf de aarde goed waar te nemen (tabel 30E)
Optische telescopen vaak op grote hoogte en droge gebieden; voor zo min mogelijk storing
Ruimtetelescopen gebruiken om een duidelijk beeld te krijgen
Hubble-telescoop kan een deel van een uv-gebied waarnemen
Röntgenstraling wordt waargenomen wanneer gas wordt opgeslokt door een zwart gat
Gammastraling wordt gebruikt voor het onderzoeken van zonnevlammen en gammaflitsen
Paragraaf 2; De kleur van een ster
Alle voorwerpen zenden afhankelijk van hun temperatuur elektromagnetische straling uit in
uiteenlopende golflengten de intensiteit is te bepalen met een spectroscoop
Continu emissiespectrum = alle golflengten zijn aanwezig en het gaat om de uitgezonden straling
Intensiteit = de energie van de straling per seconde (het vermogen) in watt, uitgezonden per
vierkante meter oppervlakte in W/m2
Intensiteit-dichtheid = intensiteit van de staling per nanometer uitgezonden straling W m-2 nm-1
Grafiek die daaruit komt is een stralingskromme (intensiteit-dichtheid verticaal en golflengte
horizontaal)
Zwarte straler = een voorwerp dat alle elektromagnetische straling die erop valt volledig absorbeert
- De vorm van stralingskrommen voor verschillende voorwerpen met eenzelfde temperatuur
is gelijk
- Voorwerp absorbeert de straling temperatuur stijgt zendt meer straling uit
- Als de absorptie en emissie gelijk zijn; constante temperatuur
, Planckkrommen = de stralingskrommen voor een zwarte straler
Effectieve temperatuur = de temperatuur die hoort bij de planckkrommen die de
stralingskromme van een voorwerp het beste benadert
Als de temperatuur stijgt, neemt de intensiteit bij alle golflengten toe en verschuift de piek
van de stralingskromme naar kortere golflengten
Verschuivingswet van Wien; het verband tussen de temperatuur en de golflengte die horen bij de
piek van de stralingskromme
λ max x T = kw golflengte x temperatuur = de constante van Wien
Golflengte van de straling met de hoogste intensiteit ( λ max) in meter (m)
Temperatuur (T) in kelvin (K) 1 K = 273,5 oC
Constante van Wien (kw) in meter kelvin (mK) kw = 2,9 x 10-3 mK (binas tabel 7)
De kleur van een ster wordt bepaald door het licht dat de ster uitzendt in verschillend golflengten
Blauw licht kleinere golflengte hogere temperatuur grotere intensiteit
Rood licht grotere golflengte kleinere temperatuur kleinere intensiteit
Gebruiken flitsers om de intensiteit van een ster te bepalen in een bepaald golflengtegebied
Paragraaf 3; Helderheid en vermogen van een ster
De wet van Stefan-Boltzmann: Ibron = σ x T4 intensiteit = constante x temperatuur
Bij een twee keer zo grote intensiteit wordt het voorwerp (24) zestien keer zo warm
De intensiteit van de bron (Ibron) in watt per vierkante meter (W/m2)
De constante van Stefan-Boltzmann (σ ) in (W/m2/K4)
Pbron = A x Ibron A x σ x T4 stralingsvermogen = oppervlakte x intensiteit
Stralingsvermogen (Pbron) in watt (W)
Totale oppervlakte van de bron (A) in vierkante meter (m2) te benaderen door een bol
Het stralingsvermogen (P) wordt ook wel de lichtkracht (L) genoemd
De staling van een ster raakt over een steeds groter boloppervlakte verdeeld, ofwel de intensiteit
p bron
hangt van de afstand af; I = 2 intensiteit = stralingsvermogen : 4 x π x straal2
4πr
De afstand tussen de bron en de waarnemer (r) in meter (m)
Kwadratenwet = het stralingsvermogen is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand
Geldt wanneer de bron in alle richtingen evenveel straling uitzendt
De bron moet voldoende klein zijn t.o.v. de afstand tot de bron
Ook van toepassing op andere bronnen (geluidsbronnen, radioactieve bronnen)
Zonneconstante = de intensiteit van de zon die op aarde terechtkomt = 1368 W/m 2 (binas tabel 32C)
De intensiteit op het aardoppervlak is een stuk minder; deel van de straling wordt weerkaatst
en geabsorbeerd door de atmosfeer
Paragraaf 4; De samenstelling van een ster
Een deel van de straling die de zon uitzendt, wordt in de buitenste lagen van de zon en in de
aardatmosfeer geabsorbeerd
Fraunhoferlijnen = donkere lijnen in een spectrum, ontdekt door Joseph von Fraunhofer
Absorptiespectrum = een spectrum met zwarte lijnen waar het licht geabsorbeerd wordt bij een
specifieke golflengte
Paragraaf 1; Het elektromagnetisch spectrum
Elektromagnetische straling = een straling die bestaat uit transversale elektrische en magnetische
golven die zich voortbewegen met de lichtsnelheid (c)
Het veranderend elektrisch veld werkt een magnetisch veld op en omgekeerd
v = f x λ snelheid = frequentie x golflengte
lichtsnelheid (c) in meter per seconde (m/s) c = 2,998 x 108 m/s
frequentie (f) in hertz (Hz)
golflengte ( λ ) in meter (m)
straling van groot naar klein; radiogolven – infraroodstraling – zichtbaar licht – ultravioletstraling –
röntgenstraling – gammastraling (binas tabel 19B)
microgolven = radiogolven met een korte golflengte; van belang voor de sterrenkunde
radiotelescopen = observeren radiogolven
Elke soort straling heeft een andere manier van interactie met een materie
Interstellaire stofwolken absorberen zichtbaar licht, maar transparant voor radiogolven
Radiogolven kunnen door de aardatmosfeer en wolken heen dringen
Infraroodstraling wordt gebruikt voor koele objecten (bv. planeten, stofwolken, bruine
dwergen; mislukte sterren met lage temperatuur)
Eerst alleen optische telescopen beschikbaar. Doordat de aardatmosfeer door de
temperatuurverschillen constant in beweging is, wordt licht uit het heelal afgebogen, daaruit is het
twinkelen van sterren een gevolg. Ook waterdamp en stofdeeltjes zorgen voor minder goede
waarnemingen.
Alleen zichtbaar licht en radiogolven zijn vanaf de aarde goed waar te nemen (tabel 30E)
Optische telescopen vaak op grote hoogte en droge gebieden; voor zo min mogelijk storing
Ruimtetelescopen gebruiken om een duidelijk beeld te krijgen
Hubble-telescoop kan een deel van een uv-gebied waarnemen
Röntgenstraling wordt waargenomen wanneer gas wordt opgeslokt door een zwart gat
Gammastraling wordt gebruikt voor het onderzoeken van zonnevlammen en gammaflitsen
Paragraaf 2; De kleur van een ster
Alle voorwerpen zenden afhankelijk van hun temperatuur elektromagnetische straling uit in
uiteenlopende golflengten de intensiteit is te bepalen met een spectroscoop
Continu emissiespectrum = alle golflengten zijn aanwezig en het gaat om de uitgezonden straling
Intensiteit = de energie van de straling per seconde (het vermogen) in watt, uitgezonden per
vierkante meter oppervlakte in W/m2
Intensiteit-dichtheid = intensiteit van de staling per nanometer uitgezonden straling W m-2 nm-1
Grafiek die daaruit komt is een stralingskromme (intensiteit-dichtheid verticaal en golflengte
horizontaal)
Zwarte straler = een voorwerp dat alle elektromagnetische straling die erop valt volledig absorbeert
- De vorm van stralingskrommen voor verschillende voorwerpen met eenzelfde temperatuur
is gelijk
- Voorwerp absorbeert de straling temperatuur stijgt zendt meer straling uit
- Als de absorptie en emissie gelijk zijn; constante temperatuur
, Planckkrommen = de stralingskrommen voor een zwarte straler
Effectieve temperatuur = de temperatuur die hoort bij de planckkrommen die de
stralingskromme van een voorwerp het beste benadert
Als de temperatuur stijgt, neemt de intensiteit bij alle golflengten toe en verschuift de piek
van de stralingskromme naar kortere golflengten
Verschuivingswet van Wien; het verband tussen de temperatuur en de golflengte die horen bij de
piek van de stralingskromme
λ max x T = kw golflengte x temperatuur = de constante van Wien
Golflengte van de straling met de hoogste intensiteit ( λ max) in meter (m)
Temperatuur (T) in kelvin (K) 1 K = 273,5 oC
Constante van Wien (kw) in meter kelvin (mK) kw = 2,9 x 10-3 mK (binas tabel 7)
De kleur van een ster wordt bepaald door het licht dat de ster uitzendt in verschillend golflengten
Blauw licht kleinere golflengte hogere temperatuur grotere intensiteit
Rood licht grotere golflengte kleinere temperatuur kleinere intensiteit
Gebruiken flitsers om de intensiteit van een ster te bepalen in een bepaald golflengtegebied
Paragraaf 3; Helderheid en vermogen van een ster
De wet van Stefan-Boltzmann: Ibron = σ x T4 intensiteit = constante x temperatuur
Bij een twee keer zo grote intensiteit wordt het voorwerp (24) zestien keer zo warm
De intensiteit van de bron (Ibron) in watt per vierkante meter (W/m2)
De constante van Stefan-Boltzmann (σ ) in (W/m2/K4)
Pbron = A x Ibron A x σ x T4 stralingsvermogen = oppervlakte x intensiteit
Stralingsvermogen (Pbron) in watt (W)
Totale oppervlakte van de bron (A) in vierkante meter (m2) te benaderen door een bol
Het stralingsvermogen (P) wordt ook wel de lichtkracht (L) genoemd
De staling van een ster raakt over een steeds groter boloppervlakte verdeeld, ofwel de intensiteit
p bron
hangt van de afstand af; I = 2 intensiteit = stralingsvermogen : 4 x π x straal2
4πr
De afstand tussen de bron en de waarnemer (r) in meter (m)
Kwadratenwet = het stralingsvermogen is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand
Geldt wanneer de bron in alle richtingen evenveel straling uitzendt
De bron moet voldoende klein zijn t.o.v. de afstand tot de bron
Ook van toepassing op andere bronnen (geluidsbronnen, radioactieve bronnen)
Zonneconstante = de intensiteit van de zon die op aarde terechtkomt = 1368 W/m 2 (binas tabel 32C)
De intensiteit op het aardoppervlak is een stuk minder; deel van de straling wordt weerkaatst
en geabsorbeerd door de atmosfeer
Paragraaf 4; De samenstelling van een ster
Een deel van de straling die de zon uitzendt, wordt in de buitenste lagen van de zon en in de
aardatmosfeer geabsorbeerd
Fraunhoferlijnen = donkere lijnen in een spectrum, ontdekt door Joseph von Fraunhofer
Absorptiespectrum = een spectrum met zwarte lijnen waar het licht geabsorbeerd wordt bij een
specifieke golflengte
