Natuurkunde H13 Zonnestelsel en Heelal
13.1 Introductie
Theorie elektromagnetische straling:
- Het elektromagnetisch spectrum bestaat in volgorde van toenemende golflengte λ uit
gammastraling, röntgenstraling, ultravioletstraling, zichtbaar licht, infraroodstraling,
microgolven en radiogolven.
- Elektromagnetische straling is energie die als fotonen met de lichtsnelheid wordt
overgebracht. De fotonenergie Ef hangt af van de frequentie f van de straling.
13.2 Oppervlaktetemperatuur van sterren
Ongeveer de helft van de stralingsenergie van de zon bestaat uit zichtbaar licht. De andere helft is
infraroodstraling en voor een klein deel ultravioletstraling. Alle waargenomen straling wordt
uitgezonden door de fotosfeer (buitenste laag zon).
Het emissiespectrum van de zon is een continuspectrum. Hierbij lopen de kleuren licht vloeiend in
elkaar over. In dit spectrum is vervolgens per golflengte-interval de stralingsintensiteit gemeten: de
energie die per seconde per m2 een loodrecht oppervlak treft. De grafiek per golflengte-interval
wordt de stralingskromme genoemd.
Hoe hoger de oppervlaktetemperatuur van een ster, des te kleiner is de golflengte waarbij de
gemeten stralingsintensiteit maximaal is.
De stralingsintensiteit is gelijk aan de oppervlakte onder de stralingskromme. De zonneconstante
heeft een gemiddelde waarde van 1,37 x 10 3 W/m2. De zonneconstante geeft dus aan hoeveel
energie er per seconde straalt door een opp. Van 1 m 2, buiten de atmosfeer en loodrecht op
invallende zonnestralen.
De oppervlaktetemperatuur T kun je bepalen uit de golflengte van het stralingsmaximum in de
stralingskromme. Jonge sterren hebben een lagere temperatuur en stralen voornamelijk
infraroodstraling uit.
De atmosfeer van de aarde laat zichtbaar licht tamelijk goed door en ook radiogolven tussen de 10
cm en 10 m. Andere soorten straling worden grotendeels geabsorbeerd. Voor infraroodstraling
wordt een infraroodtelescoop op grote hoogte gebruikt.
Met radiotelescopen op zeegbied kunnen metingen van radiogolven worden uitgevoerd.
Gammastraling komt alleen vrij bij een krachtige explosie zoals een supernova. Fotonen zijn
energiepakketjes met een bepaalde hoeveelheid elektromagnetische energie die zich met de
lichtsnelheid verplaatsen.
Als een voorwerp heet wordt zet het niet alleen energie uit maar is de kleur ook anders. Hoe blauwer
het voorwerp, hoe heter. Ook voorwerpen die niet heet zijn zenden elektromagnetische energie uit
maar dan infrarood.
Voor bepaling van de oppervlaktetemperatuur, maak je met een spectroscoop een spectrum van de
straling en meet je bij een reeks golflengtes de intensiteit in kleine aansluitende golfgebieden. Hieruit
is de stralingkromme af te leiden. De stralingskromme wordt ook wel de Planckkromme genoemd.
De oppervlaktetemperatuur van de ster kan bepaald worden door de opgemeten stralingskromme te
vergelijken met alle planckkrommen.
13.1 Introductie
Theorie elektromagnetische straling:
- Het elektromagnetisch spectrum bestaat in volgorde van toenemende golflengte λ uit
gammastraling, röntgenstraling, ultravioletstraling, zichtbaar licht, infraroodstraling,
microgolven en radiogolven.
- Elektromagnetische straling is energie die als fotonen met de lichtsnelheid wordt
overgebracht. De fotonenergie Ef hangt af van de frequentie f van de straling.
13.2 Oppervlaktetemperatuur van sterren
Ongeveer de helft van de stralingsenergie van de zon bestaat uit zichtbaar licht. De andere helft is
infraroodstraling en voor een klein deel ultravioletstraling. Alle waargenomen straling wordt
uitgezonden door de fotosfeer (buitenste laag zon).
Het emissiespectrum van de zon is een continuspectrum. Hierbij lopen de kleuren licht vloeiend in
elkaar over. In dit spectrum is vervolgens per golflengte-interval de stralingsintensiteit gemeten: de
energie die per seconde per m2 een loodrecht oppervlak treft. De grafiek per golflengte-interval
wordt de stralingskromme genoemd.
Hoe hoger de oppervlaktetemperatuur van een ster, des te kleiner is de golflengte waarbij de
gemeten stralingsintensiteit maximaal is.
De stralingsintensiteit is gelijk aan de oppervlakte onder de stralingskromme. De zonneconstante
heeft een gemiddelde waarde van 1,37 x 10 3 W/m2. De zonneconstante geeft dus aan hoeveel
energie er per seconde straalt door een opp. Van 1 m 2, buiten de atmosfeer en loodrecht op
invallende zonnestralen.
De oppervlaktetemperatuur T kun je bepalen uit de golflengte van het stralingsmaximum in de
stralingskromme. Jonge sterren hebben een lagere temperatuur en stralen voornamelijk
infraroodstraling uit.
De atmosfeer van de aarde laat zichtbaar licht tamelijk goed door en ook radiogolven tussen de 10
cm en 10 m. Andere soorten straling worden grotendeels geabsorbeerd. Voor infraroodstraling
wordt een infraroodtelescoop op grote hoogte gebruikt.
Met radiotelescopen op zeegbied kunnen metingen van radiogolven worden uitgevoerd.
Gammastraling komt alleen vrij bij een krachtige explosie zoals een supernova. Fotonen zijn
energiepakketjes met een bepaalde hoeveelheid elektromagnetische energie die zich met de
lichtsnelheid verplaatsen.
Als een voorwerp heet wordt zet het niet alleen energie uit maar is de kleur ook anders. Hoe blauwer
het voorwerp, hoe heter. Ook voorwerpen die niet heet zijn zenden elektromagnetische energie uit
maar dan infrarood.
Voor bepaling van de oppervlaktetemperatuur, maak je met een spectroscoop een spectrum van de
straling en meet je bij een reeks golflengtes de intensiteit in kleine aansluitende golfgebieden. Hieruit
is de stralingkromme af te leiden. De stralingskromme wordt ook wel de Planckkromme genoemd.
De oppervlaktetemperatuur van de ster kan bepaald worden door de opgemeten stralingskromme te
vergelijken met alle planckkrommen.
