13 Zonnestelsel en Heelal

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 5,6

13 Zonnestelsel en Heelal

13.2 Zonnestelsel en Heelal

Sterren (en alle voorwerpen) zenden straling uit, afhankelijk van hun (oppervlakte) temperatuur.

Deze straling valt binnen het elektromagnetische spectrum.

Alle straling uit het EM spectrum plant zich voort (in lucht/vacuüm) voort met de lichtsnelheid c. 

De straling wordt gekenmerkt door zijn frequentie: c = λf -> f = c / λ.
Hoe hoger de frequentie van de straling, hoe meer energie elk 'stralingsdeeltje' heeft: Ef = h f.
Alle uitgezonden straling en hun intensiteit vormen samen de Planck-kromme.
Hoe hoger de temperatuur, hoe meer straling (van elke frequentie) wordt uitgezonden.

Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de golflengte van de meest uitgezonden straling.

Wet van Wien: kw = λmax T. Hierin is λmax de meest uitgezonden golflengte.

Wat is de waarde van de constante van Wien? Begin met kw = ...

Planck-kromme of stralingskromme

Weergave van alle door een voorwerp uitgezonden EM-straling

Hoeveelheid straling hangt af van de  temperatuur en grootte van het voorwerp

Kijken we naar één voorwerp, dan geldt:
Grafiek verschuift omhoog bij hogere T en

Top verschuift naar links bij hogere T

Wet van Wien

Lees λmax af op plek van de top

Er geldt dan: kw = λmax T

Hoe groot is in de stralingskromme hiernaast λmax?

1. 250 nm
2. 650 nm
3. 1000 nm
4. 3000 nm

Hiernaast twee stralingskrommen van twee verschillende voorwerpen.
I. De rode kromme heeft een lagere temperatuur dan de groene kromme.
II. De top van de groene kromme ligt bij een grotere golflengte dan de top van de rode kromme.

1. Beide stellingen zijn juist.
2. Stelling I is juist. Stelling II is niet juist.
3. Stelling I is niet juist. Stelling II is juist.
4. Beide stellingen zijn niet juist.

Theoretische Planck-krommes snijden elkaar niet: bij elke temperatuur hoort precies één Planck-kromme. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de planck-kromme, en hoe meer de top naar de kleine golflengtes verschuift.

Wanneer er stralingskrommes van verschillende voorwerpen worden gemeten, kunnen de krommes wel over elkaar heen vallen. Dit komt omdat een groot voorwerp nu eenmaal méér straling zal uitzenden (bij een bepaalde temperatuur) dan een klein voorwerp.

Dit heeft verder geen invloed op de plek van de top van de grafiek: deze (λmax) is dus altijd een maat voor de (oppervlakte) temperatuur van het voorwerp.

Bepaal de oppervlaktetemperatuur van het voorwerp waarvan hiernaast de stralingskromme is te zien.

Topp = 6,6 10³ K (+/- 0,1 10³ K)

13.3 Zonnestelsel en Heelal