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.
E = mc2 kde c, rychlost světla = 2,998 x 108 m/sec

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

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.