Hoofdstuk 9: Elektromagnetische straling en materie
§1 Het elektromagnetisch spectrum
Elektromagnetische straling bestaat uit elektrisch en magnetisch golven die zich voortbewegevn
met de lichtsnelheid c. Het veranderend elektrisch veld in deze golven wekt een magnetisch veld
op, dat op zijn beurt weer een elektrisch veld opwekken. Voor elektromagnetische straling geldt:
8
c = 𝑓 x λ. Hierbij is c de lichtsnelheid in m/s (3,00 x 10 m/s), 𝑓 de frequentie in Hz en λde golflengte
in m. Het elektromagnetisch spectrum is de verzamelnaam voor alle soorten elektromagnetische
straling met uiteenlopende golflengte. Eigenschappen en toepassingen van de straling kun je
vinden in Binas tabel 19B. Elke soort straling geeft andere informatie over hoe het heelal in elkaar
zit.
● Radiogolven kunnen door de aardatmosfeer en zelfs wolken heen dringen, door hun lange
golflengte (radiotelescopen worden gebruikt om ze te observeren).
● Infraroodstraling wordt gebruikt om relatief koele objecten te observeren, zoals planeten.
● Zichtbaarlicht geeft informatie over sterren en sterrenstelsels.
● Ultraviolet, röntgen en gammastraling dringen niet door tot de atmosfeer en kunnen dus
alleen vanuit de ruimte worden waargenomen, wordt gebruikt voor hetere objecten.
De atmosfeer laat alleen radiotraling en zichtbaar licht door (op hoge grote hoogte of droge
gebieden ook infrarood of submillimeterstraling), andere golflengte worden geabsorbeerd. Voor het
waarnemen van andere soorten stralingen zijn ruimtetelescopen nodig.
Door temperatuurverschillen is de atmosfeer continu in beweging,waardoor licht uit het heelal
wordt afgebogen. Het twinkelen van sterren is hiervan een gevolg. Ook waterstof damp en
stofdeeltje in de atmosfeer zorgen voor minder detail op de telescoop. Daarom worden telescopen
vaak in hoge droge gebieden geplaatst: hier is de atmosfeer dun met weinig stof.
§2 De kleur van een ster
Alle voorwerpen zenden afhankelijk van hun temperatuur elektromagnetische straling uit in
uiteenlopende golflengten. Bij benadering stralen de meeste voorwerpen als zwarte straler. Dat is
een voorwerp met constante temperatuur die alle straling die erop valt, volledig absorbeert.
Doordat het straling absorbeert , stijgt de temperatuur van het voorwerp en gaat het steeds meer
straling uitzenden. Als absorptie en emissie (in en uitgifte) in evenwicht zijn bereikt het voorwerp
een constante temperatuur. Echte voorwerpen zijn vrijwel nooit ideale zwarte stralers. De
hoeveelheid energie die wordt uitgezonden, hangt af van de grootte van het voorwerp. Daarom
wordt naar de intensiteit van de straling gekeken: de energie van de straling per seconde in watt,
2
uitgezonden per vierkante meter oppervlakte (W/𝑚 ).De intensiteit van de straling per nanometer is
de intensiteit-dichtheid, die wordt weergeven in een stralingskromme grafiek. De stralingskrommen
voor een zwarte straler worden ook wel planckkrommen genoemd. De temperatuur die hoort bij de
planckkrommen die de stralingskrommen van een voorwerp het beste benadert wordt de effectieve
temperatuur genoemd.
Hoe hoger de temperatuur T van een voorwerp, hoe meer energie het uitzend in alle golflengten
en hoe kleiner de golflengte λ𝑚𝑎𝑥 van de meeste intense straling. Het verbrand wordt gegeven door
de verschuivingswet van wien: 𝑘𝑤 = λ𝑚𝑎𝑥x T. Hierbij is 𝑘𝑤de constante van Wien in m/K (vaste
−3
waarde van 2,9 x 10 ), λ𝑚𝑎𝑥is de golflengte in m van de straling met de hoogste intensiteit en T
de temperatuur van het voorwerp in K.
Hoe hoger de temperatuur van een voorwerp (ook een ster), hoe meer energie het voorwerp
uitzendt in alle golflengten. De temperatuur van een voorwerp bepaald de kleur van het licht die
het voorwerp uitzend. Door bij verschillende golflengte te meten hoeveel energie een voorwerp
uitzend, kun je bepalen welke temperatuur een voorwerp heeft. Alle kleuren samen is wit.
§1 Het elektromagnetisch spectrum
Elektromagnetische straling bestaat uit elektrisch en magnetisch golven die zich voortbewegevn
met de lichtsnelheid c. Het veranderend elektrisch veld in deze golven wekt een magnetisch veld
op, dat op zijn beurt weer een elektrisch veld opwekken. Voor elektromagnetische straling geldt:
8
c = 𝑓 x λ. Hierbij is c de lichtsnelheid in m/s (3,00 x 10 m/s), 𝑓 de frequentie in Hz en λde golflengte
in m. Het elektromagnetisch spectrum is de verzamelnaam voor alle soorten elektromagnetische
straling met uiteenlopende golflengte. Eigenschappen en toepassingen van de straling kun je
vinden in Binas tabel 19B. Elke soort straling geeft andere informatie over hoe het heelal in elkaar
zit.
● Radiogolven kunnen door de aardatmosfeer en zelfs wolken heen dringen, door hun lange
golflengte (radiotelescopen worden gebruikt om ze te observeren).
● Infraroodstraling wordt gebruikt om relatief koele objecten te observeren, zoals planeten.
● Zichtbaarlicht geeft informatie over sterren en sterrenstelsels.
● Ultraviolet, röntgen en gammastraling dringen niet door tot de atmosfeer en kunnen dus
alleen vanuit de ruimte worden waargenomen, wordt gebruikt voor hetere objecten.
De atmosfeer laat alleen radiotraling en zichtbaar licht door (op hoge grote hoogte of droge
gebieden ook infrarood of submillimeterstraling), andere golflengte worden geabsorbeerd. Voor het
waarnemen van andere soorten stralingen zijn ruimtetelescopen nodig.
Door temperatuurverschillen is de atmosfeer continu in beweging,waardoor licht uit het heelal
wordt afgebogen. Het twinkelen van sterren is hiervan een gevolg. Ook waterstof damp en
stofdeeltje in de atmosfeer zorgen voor minder detail op de telescoop. Daarom worden telescopen
vaak in hoge droge gebieden geplaatst: hier is de atmosfeer dun met weinig stof.
§2 De kleur van een ster
Alle voorwerpen zenden afhankelijk van hun temperatuur elektromagnetische straling uit in
uiteenlopende golflengten. Bij benadering stralen de meeste voorwerpen als zwarte straler. Dat is
een voorwerp met constante temperatuur die alle straling die erop valt, volledig absorbeert.
Doordat het straling absorbeert , stijgt de temperatuur van het voorwerp en gaat het steeds meer
straling uitzenden. Als absorptie en emissie (in en uitgifte) in evenwicht zijn bereikt het voorwerp
een constante temperatuur. Echte voorwerpen zijn vrijwel nooit ideale zwarte stralers. De
hoeveelheid energie die wordt uitgezonden, hangt af van de grootte van het voorwerp. Daarom
wordt naar de intensiteit van de straling gekeken: de energie van de straling per seconde in watt,
2
uitgezonden per vierkante meter oppervlakte (W/𝑚 ).De intensiteit van de straling per nanometer is
de intensiteit-dichtheid, die wordt weergeven in een stralingskromme grafiek. De stralingskrommen
voor een zwarte straler worden ook wel planckkrommen genoemd. De temperatuur die hoort bij de
planckkrommen die de stralingskrommen van een voorwerp het beste benadert wordt de effectieve
temperatuur genoemd.
Hoe hoger de temperatuur T van een voorwerp, hoe meer energie het uitzend in alle golflengten
en hoe kleiner de golflengte λ𝑚𝑎𝑥 van de meeste intense straling. Het verbrand wordt gegeven door
de verschuivingswet van wien: 𝑘𝑤 = λ𝑚𝑎𝑥x T. Hierbij is 𝑘𝑤de constante van Wien in m/K (vaste
−3
waarde van 2,9 x 10 ), λ𝑚𝑎𝑥is de golflengte in m van de straling met de hoogste intensiteit en T
de temperatuur van het voorwerp in K.
Hoe hoger de temperatuur van een voorwerp (ook een ster), hoe meer energie het voorwerp
uitzendt in alle golflengten. De temperatuur van een voorwerp bepaald de kleur van het licht die
het voorwerp uitzend. Door bij verschillende golflengte te meten hoeveel energie een voorwerp
uitzend, kun je bepalen welke temperatuur een voorwerp heeft. Alle kleuren samen is wit.
