H.9 ELEKTROMAGNETISCHE STRALING EN MATERIE
Natuurkunde
VWO 5
§1 Het elektrochemische spectrum
Leerdoelen:
1. de verschillende onderdelen van het elektromagnetisch spectrum en de
eigenschappen van deze stralingssoorten beschrijven;
2. beschrijven hoe met elektromagnetische straling waarnemingen aan het
heelal worden verricht vanaf de aarde en vanuit de ruimte;
3. uit de frequentie de golflengte van verschillende soorten elektromagnetische
straling berekenen (en omgekeerd).
Onthoud:
Vier verschillende soorten onderdelen: zichtbaar licht, radiostraling,
infraroodstraling, röntgenstraling. 1
Elektromagnetische straling bestaat uit elektromagnetische golven die
voortbewegen met de lichtsnelheid c. 3
Voor de golflengte λ en frequentie f van de straling geldt: c = f * λ
o c = 3,00 ×10−8 m/s
Het elektromagnetisch spectrum is de verzamelnaam voor alle soorten
elektromagnetische straling met uiteenlopende golflengten (en frequenties).
Voor het waarnemen van het heelal zijn de volgende soorten straling
belangrijk: radiogolven, microgolven, infraroodstraling, zichtbaar licht,
ultravioletstraling (uv), röntgenstraling en gammastraling. 2
Niet alle elektromagnetische straling kan door de aardatmosfeer heen dringen.
Een ruimtetelescoop is een telescoop die zich in de ruimte bevindt,
bijvoorbeeld in een baan om de aarde.
,§2 De kleur van een ster
Leerdoelen:
1. het verband tussen de uitgezonden golflengten door en de temperatuur van
een voorwerp beschrijven en toepassen;
2. berekeningen maken met de wet van Wien;
3. op basis van een stralingskromme van een voorwerp beredeneren welke kleur
een voorwerp heeft;
4. dat de stralingskromme van veel voorwerpen te benaderen is door die van
een zwarte straler.
Onthoud:
Voorwerpen zenden, afhankelijk van hun temperatuur, elektromagnetische
straling uit in verschillende golflengten. Bij benadering stralen de meeste
voorwerpen als zwarte straler. Het emissiespectrum van een zwarte straler is
een continu spectrum.
De temperatuur van een voorwerp bepaalt de kleur van het licht dat het
voorwerp uitzendt.
De intensiteit van straling is het vermogen van de straling die per vierkante
meter oppervlakte passeert. De eenheid is W m-2.
Een stralingskromme van een voorwerp geeft aan hoe groot de intensiteit is
van de straling per nanometer uitgezonden straling. De stralingskromme van
een zwarte straler wordt een planckkromme genoemd. 3+4
Hoe hoger de temperatuur T van een voorwerp, hoe meer energie het uitzendt
in alle golflengten en hoe kleiner de golflengte λ max van de meest intense
straling. Het verband wordt gegeven door de verschuivingswet van Wien: λmax
* T = kW
Hierbij is kW de constante van Wien. 1+2
o kW = 2,9 ×10−3 m K
Voorbeeldopgave 1 bekijken
, §3 Helderheid en vermogen van een ster
Leerdoelen:
1. verklaren hoe de op aarde waargenomen intensiteit van een ster afhangt van
het totale stralingsvermogen van de ster en de afstand tot de ster;
2. de wet van Stefan-Boltzmann toepassen;
3. het stralingsvermogen van een zwarte straler berekenen op basis van zijn
oppervlakte en temperatuur;
4. berekenen hoe de stralingsintensiteit afneemt met toenemende afstand.
Onthoud:
De wet van Stefan-Boltzmann geeft de intensiteit I bron van de straling die een
bron met een temperatuur T uitzendt: I bron = σ * T4 2
o σ = 5,670373 ×10−8 Nm−2 K −4
Het stralingsvermogen van een bron met een oppervlakte 4 wordt gegeven
door
3
Met de kwadratenwet kun je berekenen hoe groot de waargenomen intensiteit
I is van een bron op een afstand r: 1+4
De zonneconstante is het vermogen per vierkante meter van het zonlicht dat
op de atmosfeer van de aarde valt.
Voorbeeldopgave 2 + 3 bekijken
Natuurkunde
VWO 5
§1 Het elektrochemische spectrum
Leerdoelen:
1. de verschillende onderdelen van het elektromagnetisch spectrum en de
eigenschappen van deze stralingssoorten beschrijven;
2. beschrijven hoe met elektromagnetische straling waarnemingen aan het
heelal worden verricht vanaf de aarde en vanuit de ruimte;
3. uit de frequentie de golflengte van verschillende soorten elektromagnetische
straling berekenen (en omgekeerd).
Onthoud:
Vier verschillende soorten onderdelen: zichtbaar licht, radiostraling,
infraroodstraling, röntgenstraling. 1
Elektromagnetische straling bestaat uit elektromagnetische golven die
voortbewegen met de lichtsnelheid c. 3
Voor de golflengte λ en frequentie f van de straling geldt: c = f * λ
o c = 3,00 ×10−8 m/s
Het elektromagnetisch spectrum is de verzamelnaam voor alle soorten
elektromagnetische straling met uiteenlopende golflengten (en frequenties).
Voor het waarnemen van het heelal zijn de volgende soorten straling
belangrijk: radiogolven, microgolven, infraroodstraling, zichtbaar licht,
ultravioletstraling (uv), röntgenstraling en gammastraling. 2
Niet alle elektromagnetische straling kan door de aardatmosfeer heen dringen.
Een ruimtetelescoop is een telescoop die zich in de ruimte bevindt,
bijvoorbeeld in een baan om de aarde.
,§2 De kleur van een ster
Leerdoelen:
1. het verband tussen de uitgezonden golflengten door en de temperatuur van
een voorwerp beschrijven en toepassen;
2. berekeningen maken met de wet van Wien;
3. op basis van een stralingskromme van een voorwerp beredeneren welke kleur
een voorwerp heeft;
4. dat de stralingskromme van veel voorwerpen te benaderen is door die van
een zwarte straler.
Onthoud:
Voorwerpen zenden, afhankelijk van hun temperatuur, elektromagnetische
straling uit in verschillende golflengten. Bij benadering stralen de meeste
voorwerpen als zwarte straler. Het emissiespectrum van een zwarte straler is
een continu spectrum.
De temperatuur van een voorwerp bepaalt de kleur van het licht dat het
voorwerp uitzendt.
De intensiteit van straling is het vermogen van de straling die per vierkante
meter oppervlakte passeert. De eenheid is W m-2.
Een stralingskromme van een voorwerp geeft aan hoe groot de intensiteit is
van de straling per nanometer uitgezonden straling. De stralingskromme van
een zwarte straler wordt een planckkromme genoemd. 3+4
Hoe hoger de temperatuur T van een voorwerp, hoe meer energie het uitzendt
in alle golflengten en hoe kleiner de golflengte λ max van de meest intense
straling. Het verband wordt gegeven door de verschuivingswet van Wien: λmax
* T = kW
Hierbij is kW de constante van Wien. 1+2
o kW = 2,9 ×10−3 m K
Voorbeeldopgave 1 bekijken
, §3 Helderheid en vermogen van een ster
Leerdoelen:
1. verklaren hoe de op aarde waargenomen intensiteit van een ster afhangt van
het totale stralingsvermogen van de ster en de afstand tot de ster;
2. de wet van Stefan-Boltzmann toepassen;
3. het stralingsvermogen van een zwarte straler berekenen op basis van zijn
oppervlakte en temperatuur;
4. berekenen hoe de stralingsintensiteit afneemt met toenemende afstand.
Onthoud:
De wet van Stefan-Boltzmann geeft de intensiteit I bron van de straling die een
bron met een temperatuur T uitzendt: I bron = σ * T4 2
o σ = 5,670373 ×10−8 Nm−2 K −4
Het stralingsvermogen van een bron met een oppervlakte 4 wordt gegeven
door
3
Met de kwadratenwet kun je berekenen hoe groot de waargenomen intensiteit
I is van een bron op een afstand r: 1+4
De zonneconstante is het vermogen per vierkante meter van het zonlicht dat
op de atmosfeer van de aarde valt.
Voorbeeldopgave 2 + 3 bekijken
