9.5 Elektromagnetische golven Tour of the EMS 01 ­ Introduction.mp4 1 9.5 Elektromagnetische golven Leerdoelen ­ kunnen uitleggen hoe de kleur van licht afhangt van de energie ­ hiermee kunnen rekenen ­ kunnen uitleggen wat het verband is tussen de kleur en temperatuur van een straler ­ dit verband kunnen toepassen in de Planck kromme ­ kunnen rekenen aan dit verband 2 Geluidsgolven Golven door een medium (tussenstof) v = λꞏf v = voortplantingssnelheid door medium (BINAS) v heeft zelfde waarde voor alle frequenties/golflengtes/grond­ en boventonen. Als golven door lucht gaan 32). , weet je v = geluidssnelheid door lucht (Binas Toonhoogte = frequentie Hoge toon: hoge frequentie f, korte golflengte λ. 3 Elektromagnetische golven EM golven hebben geen medium nodig. Maar wat golft er dan? Licht plant zich óók in vacuüm voort. v = λꞏf v = c = lichtsnelheid 3,00ꞏ108 m/s (BINAS 7) Frequentie / golflengte nemen we waar als de kleur van het licht. 4 Elektromagnetisch spectrum Een aantal EM­golven ken je waarschijnlijk al van naam. 5 Elektromagnetische golven Geen medium van trillende deeltjes. Wat trilt/golft er dan? We moeten EM golven anders zien: als een stroom van deeltjes (fotonen). Zoals elektrische stroom een stroom van elektronen is. Dus als er een lichtstaal op je hand valt, dan botsen de fotonen tegen je hand en oefenen een (heeeeeel kleine) kracht uit op je hand. 6 Fotonen De frequentie/golflengte van de fotonen ervaren we als kleur. Frequentie heeft met de energie van het deeltje te maken. E=hꞏf E = energie van een stralingsdeeltje (J) h = constante van Planck (Jꞏs) (BINAS 7: 6,6ꞏ10­34 Jꞏs) f = frequentie van de straling (Hz) 7 Fotonen E=hꞏf c = λꞏf vergeet deze formule niet! Fotonen van een lichtbundel hebben een energie van 3,8ꞏ10­19 J. Welke kleur is het licht? Dus hoe meer de lichtkleur richting het blauw, des te minder/meer energie hebben de fotonen. 8 Lichtkleur meer richting blauw betekent kortere golflengte. f = c / λ. c = constant en l kleiner, dus f is groter van blauwere lichtkleuren. E = h f. h is constant en f is groter, dus blauwer licht heeft fotonen die meer energie bevatten. 9 Kleurtemperatuur Hebben de kleur van een gloeiend voorwerp en zijn temperatuur iets met elkaar te maken? 10 Hogere temperatuur in voor/achter remmen? Genereren de voor­ of achterremmen meer remkracht? 11 Kleurtemperatuur ‐ lampen 12 Kleurtemperatuur ‐ witbalans 13 Zwarte straler Hoe heeft de kleur te maken met de temperatuur? 14 Zwarte straler Absorbeert straling Wordt warm Straalt die warmte weer uit 15 Zwarte straler https://phet.colorado.edu/nl/simulation/blackbody­spectrum Warmte = infraroodstraling, λ = 50ꞏ10­6 m = 50 µm Er wordt meer dan alleen infrarood uitgestraald, dus meerdere golflengtes. Eén golflengte echter komt het sterkst voor. 16 Planck‐kromme / spectrum Een voorwerp met temperatuur 3000 K (2727 °C) straalt vooral infrarode straling uit (piek van grafieklijn ligt daar). We voelen dit als warmte. Zie rode lijn. Een klein deel van de straling is ook zichtbaar. Het voorwerp begint net te gloeien (roodachtig). Zie 17 Planck‐kromme / spectrum Bekijk een voorwerp met temperatuur 6000 K (5727 °C). Welke soorten straling wordt er uitgezonden? Welke kleur heeft het voorwerp? 18 Planck‐kromme / spectrum Een voorwerp met temperatuur 6000 K (5727 °C) straalt naast infrarode straling voor een groot deel ook zichtbaar licht en uv­straling uit. Het voorwerp gloeit geelachtig (die golflengte komt het sterkst voor in de straling). Een voorwerp van lagere temperatuur bijv. 5000 K heeft die piek bij een roodachtige golflengte. 19 (Verschuivings)wet van Wien λmax ꞏ T = kW Deze formule koppelt kleur aan temperatuur λmax = golflengte van de piek in de grafiek [m] dus niet de maximale golflengte op de horizontale as! E! NE T = temperatuur van de straler in Kelvin kW = constante van Wien 2,9ꞏ10­3 mꞏK (Binas 7) 20 λmax ꞏ T = kW kW = constante van Wien 2,9ꞏ10­3 mꞏK Een ster straalt bij 525 nm de maximale energie uit. Bereken de temperatuur in °C van de ster. 21 22 9.5 Elektromagnetische golven Leerdoelen ­ kunnen uitleggen hoe de kleur van licht afhangt van de energie ­ hiermee kunnen rekenen ­ kunnen uitleggen wat het verband is tussen de kleur en temperatuur van een straler ­ dit verband kunnen toepassen in de Planck kromme ­ kunnen rekenen aan dit verband 23