Uploaded by divergent bosch

9.5 Elektromagnetische golven

advertisement
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
Download