Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H11 Zonnestelsel en heelal
0%
Hoofdstuk 11 · Les 8 van 10

Temperatuur en spectra van sterren

Een stuk staal dat je verhit, gloeit eerst rood, dan oranje, geel en ten slotte wit. Ook de kleur van een ster vertelt hoe heet hij is.

25 min

Na deze les kun je

  • een stralingskromme lezen
  • rekenen met de wet van Wien
  • uitleggen hoe absorptielijnen ontstaan

Dit weet je al

Het elektromagnetisch spectrum en de golflengte (hoofdstuk 10).

Stralingskrommen

Een stralingskromme geeft de stralingsintensiteit bij elke golflengte. De straling hangt af van de temperatuur: temperatuurstraling.

Stralingskrommen bij vier temperaturen. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de kromme en hoe verder de piek (stip) naar kleine golflengtes schuift.
Stralingskrommen bij vier temperaturen. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de kromme en hoe verder de piek (stip) naar kleine golflengtes schuift.

Als de temperatuur stijgt:

  • neemt de intensiteit bij alle golflengtes toe;
  • schuift de piek λmax\lambda_\text{max} naar kleinere golflengtes.

Een rode ster is relatief koel (ongeveer 3000 K), een blauwe ster heet (ongeveer 13 000 K).

λmax⋅T=kW\displaystyle \lambda_\text{max} \cdot T = k_\text{W}Binasλmax\lambda_\text{max}: golflengte met de grootste intensiteit (m), TT: temperatuur (K), kW=2,898⋅10−3k_\text{W} = 2{,}898 \cdot 10^{-3} m K (Binas 7A). Binas 35E1.

Zo bepaal je de temperatuur van de buitenste laag van een ster, de fotosfeer. Het binnenste van een ster is veel heter.

✎Voorbeeld 1: de zon

De piek van de stralingskromme van de zon ligt bij ongeveer 500 nm. Bereken de oppervlaktetemperatuur.

  1. Reken om: 500 nm = 5,00 · 10⁻⁷ m.
T=kWλmax=2,898⋅10−35,00⋅10−7=5,80⋅103 K\begin{aligned} T &= \frac{k_\text{W}}{\lambda_\text{max}} \\ &= \frac{2{,}898 \cdot 10^{-3}}{5{,}00 \cdot 10^{-7}} \\ &= 5{,}80 \cdot 10^3\ \text{K} \end{aligned}
  1. Binas 32B geeft 5,78 · 10³ K: dat klopt goed.
✎Voorbeeld 2: een rode ster

Een ster heeft een oppervlaktetemperatuur van 3,2 · 10³ K. Bij welke golflengte zendt hij het meest uit?

λmax=kWT=2,898⋅10−33,2⋅103=9,1⋅10−7 m\begin{aligned} \lambda_\text{max} &= \frac{k_\text{W}}{T} \\ &= \frac{2{,}898 \cdot 10^{-3}}{3{,}2 \cdot 10^3} \\ &= 9{,}1 \cdot 10^{-7}\ \text{m} \end{aligned}
  1. Dat is 910 nm: infrarood. Van het zichtbare licht is het rode deel het sterkst.

Absorptielijnen

  • In het spectrum van de zon zie je donkere lijnen op een continu spectrum (Binas 20).
  • Het continue spectrum komt van de temperatuurstraling uit de fotosfeer.
  • Het koudere gas in de buitenlaag absorbeert alleen de golflengtes die bij dat gas horen. Die ontbreken: absorptielijnen.
  • Elk gas heeft zijn eigen lijnen. Zo weet je dat sterren vooral uit waterstof en helium bestaan.
!Temperatuur in kelvin

In de wet van Wien staat TT altijd in kelvin en λmax\lambda_\text{max} in meter.

Even controleren

Snap je het?

Ster A is blauw, ster B is rood. Welke ster is het heetst?

Een ster heeft T = 1,0 · 10⁴ K. Bereken λ_max.

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 11.5 gebruik je verschuivingen van spectraallijnen om te ontdekken dat het heelal uitdijt.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.