Valo ja sähkömagneettinen spektri
Auringosta peräisin oleva energia
Lähes kaikki (99,97 %) Maapallolla käyttämästämme energiasta tulee auringosta. Tämä on keskimäärin 340 joulea sekunnissa jokaista maapallon pinnan neliömetriä kohti.
Aurinkoenergia on ydinenergiaa. Se on peräisin auringossa tapahtuvista fuusioreaktioista. Fuusioreaktiossa kaksi pientä ydintä yhdistyy muodostaen suuremman atomin ytimen. Osa massasta muuttuu prosessissa energiaksi. Alla on tyypillinen fuusioreaktio. Vedyn isotooppi, deuterium eli 2H, yhdistyy toisen vedyn isotoopin, tritiumin eli 3H, kanssa muodostaen heliumia ja neutronin.
Deuteriumin ydin koostuu yhdestä protonista ja yhdestä neutronista, ja sen atomimassa on tasan 2,0. Tritiumissa on 1 protoni ja 2 neutronia (3,0 amu). Heliumin ytimen massa on 3,98 amu ja vapaan neutronin massa on 1,0 amu. Tässä reaktiossa osa massasta, 0,02 amu, muuttuu energiaksi.
Muista, että joule (J) on energian standardiyksikkö. Voimme muuntaa minkä tahansa muun energian yksikön jouleiksi tai kilojouleiksi (kJ). Verkossa on monia muunnosohjelmia, jotka auttavat laskemisessa. Esimerkiksi 1 joule vastaa 1 (kilogrammaa)(metriä)2/(sekuntia)2.
Viimeisellä luennolla näit, että aurinko, kuten mikä tahansa muukin kuuma kohde, vapauttaa energiansa erillisinä ”säteinä”, joilla on joitakin hiukkasten ja joitakin aaltojen ominaisuuksia. Kutsumme sitä sähkömagneettiseksi säteilyksi.
Säteilyn energioiden jakauma muistuttaa atomien ja molekyylien liike-energioiden jakaumaa aineessa. Useimmilla energiajakaumien kuvaajilla on samankaltainen muoto.
Huomaa, että näkyvän valon alueella oleva säteily on lähellä auringon spektrin keskimääräistä energiaa, mutta säteilyä on melko paljon tätä energialuokkaa enemmän ja vähemmän energialuokkaa.
Sinäkin säteilet energiaa. Noin 310 K:n lämpöisen kappaleen säteily kuuluu infrapuna-alueelle.
Elektromagneettinen säteily
Elektromagneettinen säteily on energiamuoto, joka käsittää valon, lämmön ja röntgensäteilyn. Sitä voidaan kuvata siniaaltomallilla, jossa säteilyn ominaisuudet riippuvat aallon aallonpituudesta, taajuudesta ja muista parametreista. Joihinkin tarkoituksiin on järkevämpää kuvata energiaa fotoneiksi kutsuttujen valohiukkasten virtana, jossa fotonien energia on verrannollinen säteilyn taajuuteen.
Sähkömagneettisen säteilyn aalto-ominaisuudet:
- Amplitudi (A): Aallon korkeus
- Aallonpituus (λ): Aallon kahden huipun välinen etäisyys
- Huippu ja laakso: Aallon korkein ja matalin kohta
- Valon nopeus ( c ): Säteilyn nopeus sen kulkiessa tyhjiön läpi. Tämä suure on sama kaikille sähkömagneettisen säteilyn muodoille röntgensäteilystä valoon ja radioaaltoihin, ja se on vakio tietyssä kuljetusvälineessä.valon nopeus tyhjiössä on 2,99792 x 108 m/s. Valon nopeus ilmassa on vain 0,03 % hitaampi, ja c kummassakin väliaineessa pyöristetään yleensä vain 3,00 x 108 m/s.
- Taajuus (ν): Kiinteän pisteen sekunnissa ohittavien aaltojen lukumäärä
- Jakso (T): Kuinka monta sekuntia kestää, että aalto ohittaa kiinteän pisteen
- ν = 1/T – Aallon taajuus on jakson käänteisluku.
- λ ν = c (tai ν = c/λ) – Taajuuden ja aallonpituuden tulo on valonnopeus. Vaihtoehtoisesti aallon taajuus on kääntäen verrannollinen aallon nopeuteen.
- E = hν = hc/λ , missä h on Planckin vakio, 6,626 x 10-34 – Säteilyn energia on yhtä suuri kuin Plankin vakio kerrottuna säteilyn taajuudella.
Sähkömagneettinen spektri
Vaikka kaikki sähkömagneettisen säteilyn aallot kulkevat valon nopeudella, eri aaltotyypeillä on hyvin erilaiset aallonpituudet, taajuudet ja energiat. Mitä lyhyempi on säteilyn aallonpituus, sitä suurempi on taajuus ja sitä suurempi on energia. Sähkömagneettinen spektri ulottuu gammasäteilystä (γ-säteily), jolla on lyhin aallonpituus, suurin taajuus ja suurin energia, radioaaltoihin, joilla on pisin aallonpituus ja pienin taajuus ja energia.
Ulviolettivalo (UV) jaetaan kolmeen alueeseen:
- UV A, aallonpituus = 400-320 nm
- UV B, aallonpituus = 320-280 nm
- UV C, aallonpituus =
Näkyvän valon aallonpituus sijoittuu välille 750 nm:n (punaista) ja 400 nm:n (violettia). Muistatko Roy G. Bivin?TakaisinKompassitaulukotSisällysluetteloSeuraava