Samenvatting Hoofdstuk 11Astrofysica
11.1 Sterren waarnemen
• Astronomie is het waarnemen van sterren.
• Astrofysica is de wetenschap van de sterren en het heelal die zich baseert op waarnemingen.
o Uitgangspunt: de fysische wetten die op aarde gelden in het hele heelal gelden.
• Uit het heelal komt straling uit vrijwel alle golflengtegebieden van het elektromagnetische
spectrum.
• Twee golflengtegebieden waarin je, vanaf het
aardoppervlak waarnemingen kunt doen:
1. Het gebied met zichtbaar licht/een deel
infrarood: het optisch venster
2. Het gebied met radiogolven (10-2 – 101 m):
het radiovenster
- Je bereikt veel meer detail voor waarnemingen
in het radiovenster als je telescopen bundelt in een array.
- Met een telescoop in de ruimte heb je geen last van atmosferische storingen, kan je 24h per
dag observatie doen en kan je elk deel van het em-spectrum meten.
- Je kunt je waarnemingen van verschillende golflengten ook combineren (radio, IR, zichtbaar
licht, uv, röntgen & gamma)
- Je kunt het heelal ook waarnemen door met detectoren te kijken naar kosmische straling – wat
bestaat uit deeltjes met zeer veel kinetische energie.
o Het waarnemen van deze deeltjes en hun energie leert je iets over de processen in
sterrenstelsels die deze deeltjes produceren en versnellen.
11.2 Sterspectra
- Ieder atoom heeft zijn eigen ‘vingerafdruk’ van golflengten die het kan uitzenden of absorberen.
o Deze is te bepalen met spectroscopie met behulp van een prisma.
o Een prisma breekt het licht in alle golflengten uiteen in een spectrum.
- Discreet spectrum = een spectrum waar bepaalde golflengten voorkomen maar alle
tussenliggende niet.
- Continu spectrum = een spectrum waar alle golflengten in voor komen.
- Elke em-golf plant zich voort met de lichtsnelheid c. De frequentie hang met de golflengte
samen volgens f = c / λ
o De energie van de fotonen hangt met de frequentie samen: Ef = h • f
- 1 idee over de bouw van het atoom = krentenbolmodel à atoom als positief waarin negatieve
e
ladingen aanwezig zijn.
- Rutherford maakte een nieuw model: het rutherfordmodel.
o Het atoom uit een kleine, zware, positief geladen kern met daaromheen kleine, lichte,
negatief geladen elektronen bewegen.
- Maar dit model verklaarde nog niet
waarom atomen discrete spectra
vertonen.
1
, - Niels Bohr stelde hierna drie postulaten op voor een nieuw atoommodel, het bohrmodel:
1. Atomen kunnen slechts in bepaalde stabiele toestanden voorkomen: de stationaire
toestanden
2. Bij elke toestand hoort een bepaalde discrete waarde van de inwendige energie van het atoom
3. Door opname of uitzenden van één foton kan het atoom in één keer overgaan van de ene naar
de andere energietoestand.
- Bij elke baan in het atoom hoort een specifieke vaste hoeveelheid energie.
- De afstand op grote afstand is 0 J, de energieën zijn dus negatief.
- De energie van de elektronen is de bindingsenergie waarmee de elektronen aan de kern zijn
gebonden.
- Hoe hoger de baan, hoe gemakkelijker het elektron loskomt en hoe minder negatief de energie
is.
- Het waterstofatoom heeft slechts één elektron, de energie van de toestand bereken je met:
- De energieën kun je weergeven in een
energieniveauschema, de toestand met de laagste
energie (n=1) heet de grondtoestand. Daarna volgen
toestanden met hogere energieën: de eerste
aangeslagen toestand (n = 2), de tweede aangeslagen
toestand (n=3), enzovoort.
- In de grondtoestand is het atoom het meest stabiel.
- Er zijn oneindig veel energieniveaus net onder E = 0.
- De energie om het elektron vrij te maken van de kern heet de ionisatie-energie.
- >ionisatie-energie à het elektron houdt de rest over als kinetische energie.
- Discrete energieniveaus horen bij gebonden deeltjes en niet bij vrije deeltjes.
- Door een absorptie van een foton komt het atoom in een (hogere) aangeslagen
toestand. De energie van het foton moet exact gelijk zijn aan het
energieverschil tussen twee toestanden van het atoom:
- De benodigde energie hoeft niet van een absorptie van een foton te komen, een botsing kan
ook genoeg energie leveren.
- Een atoom in een (hogere) aangeslagen toestand kan terugvallen naar een lagere aangeslagen
toestand als hij een foton emitteert.
o Door emissie van em-straling komt het atoom dus in een lagere energietoestand.
2
11.1 Sterren waarnemen
• Astronomie is het waarnemen van sterren.
• Astrofysica is de wetenschap van de sterren en het heelal die zich baseert op waarnemingen.
o Uitgangspunt: de fysische wetten die op aarde gelden in het hele heelal gelden.
• Uit het heelal komt straling uit vrijwel alle golflengtegebieden van het elektromagnetische
spectrum.
• Twee golflengtegebieden waarin je, vanaf het
aardoppervlak waarnemingen kunt doen:
1. Het gebied met zichtbaar licht/een deel
infrarood: het optisch venster
2. Het gebied met radiogolven (10-2 – 101 m):
het radiovenster
- Je bereikt veel meer detail voor waarnemingen
in het radiovenster als je telescopen bundelt in een array.
- Met een telescoop in de ruimte heb je geen last van atmosferische storingen, kan je 24h per
dag observatie doen en kan je elk deel van het em-spectrum meten.
- Je kunt je waarnemingen van verschillende golflengten ook combineren (radio, IR, zichtbaar
licht, uv, röntgen & gamma)
- Je kunt het heelal ook waarnemen door met detectoren te kijken naar kosmische straling – wat
bestaat uit deeltjes met zeer veel kinetische energie.
o Het waarnemen van deze deeltjes en hun energie leert je iets over de processen in
sterrenstelsels die deze deeltjes produceren en versnellen.
11.2 Sterspectra
- Ieder atoom heeft zijn eigen ‘vingerafdruk’ van golflengten die het kan uitzenden of absorberen.
o Deze is te bepalen met spectroscopie met behulp van een prisma.
o Een prisma breekt het licht in alle golflengten uiteen in een spectrum.
- Discreet spectrum = een spectrum waar bepaalde golflengten voorkomen maar alle
tussenliggende niet.
- Continu spectrum = een spectrum waar alle golflengten in voor komen.
- Elke em-golf plant zich voort met de lichtsnelheid c. De frequentie hang met de golflengte
samen volgens f = c / λ
o De energie van de fotonen hangt met de frequentie samen: Ef = h • f
- 1 idee over de bouw van het atoom = krentenbolmodel à atoom als positief waarin negatieve
e
ladingen aanwezig zijn.
- Rutherford maakte een nieuw model: het rutherfordmodel.
o Het atoom uit een kleine, zware, positief geladen kern met daaromheen kleine, lichte,
negatief geladen elektronen bewegen.
- Maar dit model verklaarde nog niet
waarom atomen discrete spectra
vertonen.
1
, - Niels Bohr stelde hierna drie postulaten op voor een nieuw atoommodel, het bohrmodel:
1. Atomen kunnen slechts in bepaalde stabiele toestanden voorkomen: de stationaire
toestanden
2. Bij elke toestand hoort een bepaalde discrete waarde van de inwendige energie van het atoom
3. Door opname of uitzenden van één foton kan het atoom in één keer overgaan van de ene naar
de andere energietoestand.
- Bij elke baan in het atoom hoort een specifieke vaste hoeveelheid energie.
- De afstand op grote afstand is 0 J, de energieën zijn dus negatief.
- De energie van de elektronen is de bindingsenergie waarmee de elektronen aan de kern zijn
gebonden.
- Hoe hoger de baan, hoe gemakkelijker het elektron loskomt en hoe minder negatief de energie
is.
- Het waterstofatoom heeft slechts één elektron, de energie van de toestand bereken je met:
- De energieën kun je weergeven in een
energieniveauschema, de toestand met de laagste
energie (n=1) heet de grondtoestand. Daarna volgen
toestanden met hogere energieën: de eerste
aangeslagen toestand (n = 2), de tweede aangeslagen
toestand (n=3), enzovoort.
- In de grondtoestand is het atoom het meest stabiel.
- Er zijn oneindig veel energieniveaus net onder E = 0.
- De energie om het elektron vrij te maken van de kern heet de ionisatie-energie.
- >ionisatie-energie à het elektron houdt de rest over als kinetische energie.
- Discrete energieniveaus horen bij gebonden deeltjes en niet bij vrije deeltjes.
- Door een absorptie van een foton komt het atoom in een (hogere) aangeslagen
toestand. De energie van het foton moet exact gelijk zijn aan het
energieverschil tussen twee toestanden van het atoom:
- De benodigde energie hoeft niet van een absorptie van een foton te komen, een botsing kan
ook genoeg energie leveren.
- Een atoom in een (hogere) aangeslagen toestand kan terugvallen naar een lagere aangeslagen
toestand als hij een foton emitteert.
o Door emissie van em-straling komt het atoom dus in een lagere energietoestand.
2
