6f kunne gjøre rede for Plancks strålingskurver og kunne gjøre beregninger med Stefan Boltzmanns lov og Wiens forskyvningslov

7a ha kjennskap til metoder for beregning av stjerners overflatetemperatur og avstander i verdensrommet

7b ha kjennskap til hvordan observasjon og analyse av stråling gir oss kunnskap om stjerner og galakser

Elektromagnetisk stråling

Når vi sender strøm gjennom en leder, så lager vi samtidig elektromagnetisk stråling. På samme måte som elektromagnetisk stråling kan forårsake strøm i en leder. Dette er prinsippet bak en radioantenne f.eks. Radioantennen påvirkes av elektromagnetisk stråling som sendes inn i radioen hvor den gjøres om til lyd. Samme for tv osv.

Maxwell's ligninger er sentrale for de som arbeider med elektromagnetisk stråling. Men, vi skal ikke lære om det i 3FY. Vi skal i stedet se hvordan vi kan benytte oss av kunnskap om elektromagnetisk stråling til å bestemme hva som foregår på andre planeter!

Først litt om ulike typer elektromagnetisk stråling:

Elektromagnetisk spektrum

Navn på de forskjellige områdene i det elektromagnetiske spektrumet:


	γ = Gamma rays HX = Hard X-rays SX = Soft X-Rays EUV = Extreme ultraviolet NUV = Near ultraviolet Visible light NIR = Near infrared MIR = Moderate infrared FIR = Far infrared Radio waves: EHF = Extremely high frequency (Microwaves) SHF = Super high frequency (Microwaves) UHF = Ultrahigh frequency VHF = Very high frequency HF = High frequency MF = Medium frequency LF = Low frequency VLF = Very low frequency VF = Voice frequency ELF = Extremely low frequency

Denne filmen viser alle tenkelige elektromagnetiske frekvenser.

Svarte legemer

Et svart legeme er i fysikken definert som et legeme som absorberer all innkommende elektromagnetisk stråling. Det vil si at ingen stråling reflekteres. Men, et svart legeme kan sende ut stråling "på egenhånd".

Du kan lage et tilnærmet perfekt svart legeme på følgende måte:

Klipp et hull i en pappeske.

Hullet i pappesken vil være tilnærmet et perfekt sort hull! Lyset som går inn vil bli absorbert av veggene inne i esken. Det som ikke blir absorbert med en gang vil reflekteres men nesten helt sikkert treffe en annen vegg inne i esken og dermed bli svakere og svakere. Sjansen er liten for at noe blir reflektert ut igjen. Hvis vi plasserer en lyskilde inne i esken, så regner vi fortsatt "hullet" for et svart hull fordi alt lys som går inn i esken fortsatt vil bli absorbert!

Plancks strålingskurver

Noen studenters fremstilling av Plancks liv, yo!

Et svart legeme med en gitt temperatur stråler ut elektromagnetiske bølgelengder i et "kontinuerlig" spektrum

6000K

3000K

300K

Samling

Wiens forskyvningslov


Bølgelengden til toppunktet i Planck-kurvene er gitt ved $λ_{topp} = \frac{a}{T}$ der T er legemets temperatur og a er en konstant: $a = 2.90 \times 10^{- 3} Km$

Stefan-Boltzmanns lov


For et legeme med temperaturen T er utstrålingstettheten M, den totale energiutstrålingen per overflateareal, gitt ved $M = σ T^{4}$ der σ er Stefan-Boltzmann-konstanten: σ=5.67 × $10^{- 8} \frac{W}{m^{2} K^{4}}$


Den totale utstrålte effekten for et legeme med areal A og temperatur T er dermed gitt ved $L = A \times M = σA T^{4}$


Den "følte" utstrålingstettheten for en observatør i avstanden R fra legemet som stråler blir $E = \frac{L}{4 π R^{2}}$ Den avtar mao. kvadratisk med avstanden. Litt som gravitasjonsloven osv.