Pulsar
Hoofdstuk 12 - Atoomfysica
______________________________________________________
§12.1 Warmtestraling
Warmtestraling
Infraroodstraling wordt vaak warmtestraling genoemd. Alle voorwerpen zenden
warmtestraling uit. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer warmtestraling er wordt
uitgezonden. Bij een hogere temperatuur is er namelijk sprake van kortere
golflengtes. Dit is ook te zien in figuur 12.8 (blz. 163). Het verband tussen de meest
uitgezonden golflengte en de temperatuur wordt gegeven door de wet van Wien:
λmax · T = k w . De temperatuur T is in kelvin en k w is de constante van Wien.
Het vermogen van een straler
Hoeveel warmtestraling een voorwerp uitzendt is afhankelijk van de oppervlakte. De
intensiteit I is een maat voor de energie die per seconde per vierkante meter wordt
uitgezonden, ofwel het stralingsvermogen per vierkante meter. I = PA . Het vermogen
van een straler is te berekenen met de wet van Stefan-Boltzmann:P = σ · A · T 4 . σ is
hierin de constante van Stefan-Boltzmann. De hoeveelheid straling die je opvangt
hangt af van de afstand tot de bron. De stralingsintensiteit op een bepaalde afstand
P
van de straler bereken je dan ook met de kwadratenwet:I = 4πr 2 . Wanneer de
afstand 2x zo groot wordt, wordt de intensiteit 4x zo klein.
§12.2 Fotonen
Het foto-elektrisch effect
Elektromagnetische straling bestaat uit een stroom fotonen. Elk foton is een
energiepakketje. De energie van een foton is recht evenredig met de frequentie van
een golf en omgekeerd evenredig met de golflengte van het licht: E f = h · f = hcλ . h is
hierin de constante van Planck. Licht kan elektronen vrijmaken uit een metaal, dit
wordt het foto-elektrisch effect genoemd. De hoeveelheid energie die hiervoor nodig
is heet de uittree-energie. De golflengte waarbij nog net elektronen worden
vrijgemaakt heet de grensgolflengte. Deze is afhankelijk van het beschenen metaal.
De fotocel
Een fotocel zet stralingsenergie om in elektrische energie. Een fotocel kun je ook
gebruiken om de energie van vrijgemaakte elektronen te bepalen. Dat doe je door de
remspanning te meten. Hierbij worden de elektronen zo afgeremd dat geen een de
linker plaat meer bereikt (zie figuur 12.19 blz. 168). Voor die energie geldt:
E k = h · f − E uit .
Hoofdstuk 12 - Atoomfysica
______________________________________________________
§12.1 Warmtestraling
Warmtestraling
Infraroodstraling wordt vaak warmtestraling genoemd. Alle voorwerpen zenden
warmtestraling uit. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer warmtestraling er wordt
uitgezonden. Bij een hogere temperatuur is er namelijk sprake van kortere
golflengtes. Dit is ook te zien in figuur 12.8 (blz. 163). Het verband tussen de meest
uitgezonden golflengte en de temperatuur wordt gegeven door de wet van Wien:
λmax · T = k w . De temperatuur T is in kelvin en k w is de constante van Wien.
Het vermogen van een straler
Hoeveel warmtestraling een voorwerp uitzendt is afhankelijk van de oppervlakte. De
intensiteit I is een maat voor de energie die per seconde per vierkante meter wordt
uitgezonden, ofwel het stralingsvermogen per vierkante meter. I = PA . Het vermogen
van een straler is te berekenen met de wet van Stefan-Boltzmann:P = σ · A · T 4 . σ is
hierin de constante van Stefan-Boltzmann. De hoeveelheid straling die je opvangt
hangt af van de afstand tot de bron. De stralingsintensiteit op een bepaalde afstand
P
van de straler bereken je dan ook met de kwadratenwet:I = 4πr 2 . Wanneer de
afstand 2x zo groot wordt, wordt de intensiteit 4x zo klein.
§12.2 Fotonen
Het foto-elektrisch effect
Elektromagnetische straling bestaat uit een stroom fotonen. Elk foton is een
energiepakketje. De energie van een foton is recht evenredig met de frequentie van
een golf en omgekeerd evenredig met de golflengte van het licht: E f = h · f = hcλ . h is
hierin de constante van Planck. Licht kan elektronen vrijmaken uit een metaal, dit
wordt het foto-elektrisch effect genoemd. De hoeveelheid energie die hiervoor nodig
is heet de uittree-energie. De golflengte waarbij nog net elektronen worden
vrijgemaakt heet de grensgolflengte. Deze is afhankelijk van het beschenen metaal.
De fotocel
Een fotocel zet stralingsenergie om in elektrische energie. Een fotocel kun je ook
gebruiken om de energie van vrijgemaakte elektronen te bepalen. Dat doe je door de
remspanning te meten. Hierbij worden de elektronen zo afgeremd dat geen een de
linker plaat meer bereikt (zie figuur 12.19 blz. 168). Voor die energie geldt:
E k = h · f − E uit .
