Světlo a elektromagnetické spektrum
Energie ze Slunce
Téměř veškerá (99,97 %) energie, kterou máme na Zemi, pochází ze Slunce. To činí v průměru 340 joulů za sekundu na každý metr čtvereční zemského povrchu.
Sluneční energie je jaderná energie. Pochází z termojaderných reakcí, které probíhají ve Slunci. Při fúzní reakci se dvě malá jádra spojí a vytvoří jádro většího atomu. Část hmoty se přitom přemění na energii. Níže je znázorněna typická fúzní reakce. Izotop vodíku, deuterium neboli 2H, se spojí s jiným izotopem vodíku, tritiem neboli 3H, za vzniku helia a neutronu.
Jádro deuteria se skládá z 1 protonu a 1 neutronu s atomovou hmotností přesně 2,0. Jádro deuteria se skládá z 1 protonu a 1 neutronu. Tritium má 1 proton a 2 neutrony (3,0 hm). Jádro helia má hmotnost 3,98 amu a volný neutron má hmotnost 1,0 amu. Při této reakci se část hmotnosti, 0,02 amu, přemění na energii.
Pamatujte, že joule (J) je standardní jednotka energie. Jakoukoli jinou jednotku energie můžeme převést na jouly nebo kilojouly (kJ). Existuje mnoho online převodních programů, které vám s výpočty pomohou. Například 1 joule se rovná 1 (kilogram)(metr)2/(sekunda)2.
V minulé přednášce jste viděli, že Slunce, stejně jako každý jiný horký objekt, uvolňuje svou energii v diskrétních „paprscích“, které mají některé vlastnosti částic a některé vlastnosti vlnění. Říkáme tomu elektromagnetické záření.
Existuje rozložení energií tohoto záření, které se podobá rozložení kinetických energií atomů a molekul v látce. Většina grafů rozložení energií má podobný tvar.
Všimněte si, že záření v oblasti viditelného světla se blíží průměrné energii pro sluneční spektrum, ale existuje poměrně dost záření s větší i menší energií, než je tato.
I vy vyzařujete energii. Záření tělesa o teplotě přibližně 310 K patří do infračervené oblasti.
Elektromagnetické záření
Elektromagnetické záření je druh energie, který zahrnuje světlo, teplo a rentgenové záření. Lze jej popsat pomocí modelu sinusového vlnění, kde vlastnosti záření závisí na vlnové délce, frekvenci a dalších parametrech vlnění. Pro některé účely je smysluplnější popsat energii jako proud světelných částic zvaných fotony, přičemž energie fotonů je úměrná frekvenci záření.
Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření:
- Amplituda (A): Výška vlny
- Vlnová délka (λ): Vzdálenost mezi dvěma hřebeny vlny
- Hřeben a dno: Nejvyšší a nejnižší bod vlny
- Rychlost světla ( c ): Rychlost záření při jeho průchodu vakuem. Tato veličina je stejná pro všechny formy elektromagnetického záření, od rentgenového záření přes světlo až po rádiové vlny, a je konstantní v určitém dopravním prostředí. rychlost světla ve vakuu je 2,99792 x 108 m/s. Rychlost světla ve vzduchu je jen o 0,03 % nižší a c v obou prostředích se obvykle zaokrouhluje právě na 3,00 x 108 m/s.
- Frekvence (ν): Počet vln, které projdou pevným bodem za sekundu
- Perioda (T): Počet sekund, za které vlna projde pevným bodem
- ν = 1/T – frekvence vlnění je reciproká hodnota periody.
- λ ν = c (nebo ν = c/λ) – součin frekvence a vlnové délky je rychlost světla. Alternativně je frekvence vlnění nepřímo úměrná rychlosti.
- E = hν = hc/λ , kde h je Planckova konstanta, 6,626 x 10-34 – Energie záření je rovna Planckově konstantě vynásobené frekvencí záření.
Elektromagnetické spektrum
Ačkoli se všechny vlny elektromagnetického záření šíří rychlostí světla, různé druhy vln mají značně rozdílné vlnové délky, frekvence a energie. Čím kratší je vlnová délka záření, tím větší je jeho frekvence a energie. Elektromagnetické spektrum sahá od záření gama (γ), které má nejkratší vlnovou délku, nejvyšší frekvenci a největší energii, až po rádiové vlny, které mají nejdelší vlnovou délku a nejnižší frekvenci a energii.
Ultrafialové světlo (UV) se dělí na tři oblasti:
- UV A, vlnová délka = 400 – 320 nm
- UV B, vlnová délka = 320 – 280 nm
- UV C, vlnová délka =
Viditelné světlo se pohybuje mezi 750 nm (červené) a 400 nm (fialové). Vzpomínáte si na Roye G. Biva?ZpětTabulky kompasůIndexÚvodDalší
.