Lys og det elektromagnetiske spektrum
Energi fra solen
Næsten al (99,97 %) af den energi, vi har på Jorden, kommer fra solen. Det svarer til et gennemsnit på 340 joule/sekund for hver kvadratmeter af Jordens overflade.
Solenergi er kerneenergi. Den kommer fra de fusionsreaktioner, der finder sted i solen. Ved en fusionsreaktion smelter to små atomkerner sammen og danner kernen i et større atom. Noget masse omdannes til energi i processen. Nedenfor ses en typisk fusionsreaktion. En isotop af brint, deuterium eller 2H, kombineres med en anden isotop af brint, tritium eller 3H, for at danne helium og en neutron.
Deuteriumkernen består af 1 proton og 1 neutron med en atommasse på præcis 2,0. Tritium har 1 proton og 2 neutroner (3,0 amu). Heliumkernen har en masse på 3,98 amu og den frie neutron har en masse på 1,0 amu. Ved denne reaktion omdannes en vis masse, 0,02 amu, til energi.
Husk, at joule (J) er standardenheden for energi. Vi kan omregne enhver anden energienhed til joule eller kilojoule (kJ). Der findes mange online omregningsprogrammer, der kan hjælpe med beregningerne. For eksempel er 1 joule lig med 1 (kilogram)(meter)2/(sekunder)2.
I sidste forelæsning så du, at solen, som ethvert andet varmt objekt, afgiver sin energi i diskrete “stråler”, der har nogle egenskaber som partikler og nogle egenskaber som bølger. Vi kalder det elektromagnetisk stråling.
Der er en fordeling af energierne i strålingen, som ligner fordelingen af kinetiske energier hos atomer og molekyler i et stof. De fleste grafer over energifordelinger har en lignende form.
Bemærk, at stråling i det synlige lysområde er tæt på den gennemsnitlige energi for solspektret, men der er en hel del stråling mere og mindre energisk end dette.
Du udstråler også energi. Strålingen fra et legeme på ca. 310 K er i det infrarøde område.
Elektromagnetisk stråling
Elektromagnetisk stråling er den type energi, der omfatter lys, varme og røntgenstråler. Den kan beskrives ved hjælp af en sinusformet bølgemodel, hvor strålingens egenskaber afhænger af bølgelængden, frekvensen og andre parametre for bølgen. Til nogle formål giver det mere mening at beskrive energien som en strøm af lyspartikler kaldet fotoner, hvor fotonernes energi er proportional med strålingens frekvens.
Bølgeegenskaber for elektromagnetisk stråling:
- Amplitude (A): Bølgens højde
- Bølgelængde (λ): Afstanden mellem to bølgetoppe
- Bølgetop og bølgedal: Det højeste og det laveste punkt i henholdsvis en bølge
- Lysets hastighed ( c ): Strålingshastigheden, når den bevæger sig gennem et vakuum. Denne størrelse er den samme for alle former for elektromagnetisk stråling, fra røntgenstråler til lys til radiobølger, og den er konstant inden for et bestemt transportmedie. lysets hastighed i vakuum er 2,99792 x 108 m/s. Lysets hastighed i luft er kun 0,03 % langsommere, og c i begge medier afrundes normalt bare til 3,00 x 108 m/s.
- Frekvens (ν): Antallet af bølger, der passerer et fast punkt pr. sekund
- Periode (T): Det antal sekunder, det tager en bølge at passere et fast punkt
- ν = 1/T – Bølgens frekvens er den reciprokke af perioden.
- λ ν = c (eller ν = c/λ) – Produktet af frekvens og bølgelængde er lysets hastighed. Alternativt er en bølges frekvens omvendt proportional med hastigheden.
- E = hν = hc/λ , hvor h er Planck-konstanten, 6,626 x 10-34 – Strålingsenergien er lig med Planck-konstanten multipliceret med strålingsfrekvensen.
Det elektromagnetiske spektrum
Og selv om alle bølger af elektromagnetisk stråling bevæger sig med lysets hastighed, har de forskellige typer bølger vidt forskellige bølgelængder, frekvenser og energier. Jo kortere bølgelængde strålingen har, jo større er frekvensen og jo større er energien. Det elektromagnetiske spektrum spænder fra gammastråling (γ), som har den korteste bølgelængde, højeste frekvens og største energi, til radiobølger, som har den længste bølgelængde og den laveste frekvens og energi.
Ultraviolet lys (UV) er inddelt i tre områder:
- UV A, bølgelængde = 400 – 320 nm
- UV B, bølgelængde = 320 – 280 nm
- UV C, bølgelængde =
Visibelt lys er mellem 750 nm (rødt) og 400 nm (violet). Kan du huske Roy G. Biv?TilbageKompasstabellerIndexIntroduktionIndledningNæste