Transcript Kap.38 - Sksk.no

Emisjon av lys (lysutsending).
Hvordan dannes et lysspektrum?
Eksempel: Spektrum fra glødelampe og hydrogengass.
Merk: Glassprisme kan byttes med et gitter.
d sin   m 
Benytt m  1.
Bølgelengden  bestemmer vinkelen 
Flere eksempler på diskrete emisjonsspektrum.
Stoffene er i gassform.

Emisjon av lys fra atomer (lysutsending)
B
A
LYSET PASSERER EN SPALT FØR DET
TREFFER PRISMET. HVER LINJE ER
ET BILDE AV SPALTEN.
A. Diskret spektrum fra gasser. Kjennetegn: Spekteret har bare
noen linjer. Hver linje representerer en bølgelengde.
Forklaringsmodell: Hvert elektronhopp skaper et lyskvant/
foton med energi E = h f
Elektronenergi
Ei
Ef
Fotonenergi: hf = Ei -Ef
Antall mulige elektronhopp (og dermed
mulig bølgelengder) er avhengig av
antall linjer
B. Kontinuerlig spektrum fra faste stoff/væsker.
Kjennetegn: Linjene ligger så tett at de flyter over i hverandre
Elektronenergi
Ei
Ef
Fotonenergi: hf = Ei -Ef
Energinivåene ligger så tett at de flyter
sammen i et bånd. Antall ulike elektronhopp er uendelig og spekteret inneholder
alle bølgelengder.
Termisk stråling.
Med termisk stråling mener vi den elektromagnetiske
strålingen som kommer fra gjenstander på grunn av
temperaturen i stoffet.
Alle stoffer stråler, uansett temperatur, men strålingen øker
når temperaturen stiger.
Ex:
Strålingen fra en glødetråd, et stearinlys eller en
isblokk er termisk.
Strålingen fra er senderantenne, en lysdiode eller en laser
er ikke termisk.
Svart gjenstand (black-body), definisjon.
Med en svart gjenstand menes en gjenstand som absorberer
all elektromagnetisk stråling (ved alle bølgelengder).
Ex:
Hulrommet inne i en boks med liten åpning er
tilnærmet en svart gjenstand.
Liten åpning
Ex:
Sola absorberer tilnærmet all stråling som treffer
den, og må i denne sammenheng kalles en svart
gjenstand.
Utseende til svarte gjenstander er
temperaturavhengig. De er mørke ved
romtemperatur
Strålingsegenskaper.
Utseende ved
Refleksjon
romtemperatur
Absorpsjon
Termisk
stråling
Lyse, blanke
flater
God
Dårlig
Lite
Mørke, ru
flater
Dårlig
God
Mye
Svart
gjenstand
Ingen
(per def.)
Perfekt
(per def.)
Mest
BENYTTES SOM EN
TEORETISK
REFERANSE
Planck-kurven. Gjelder termisk stråling, svart gjenstand.
Intensitet
Kurven ved en
bestemt
temperatur
(her: ca 5800 K)
Svart felt:
UV, ultrafiolett stråling
Svart felt:
IR, infrarød stråling
(varmestråling)
Bølgelengde
peak , den dominerende bølgelengden ved denne temperaturen
Planckkurven, formel
2 hc 2
I ( ) 
 hckT

5
  e  1




k  1.38 10 23 J/K
Beregning av peak
Wiens forskyvingslov:
peakT  2.90 103 mK
Beregning av intensiteten (I) ved overflaten (A) til
en svart gjenstand.
Stefan-Boltzmanns lov:
Alle bølgelengder er med.
I  T4
Beregning av intensiteten (I) ved overflaten (A) til
en svart gjenstand når vi kjenner utstrålt effekt
(P, målt i watt).
P
A
P  A T 4
I

Beregning av intensiteten (I) ved overflaten (A) til
en grå (dvs ikke svart) gjenstand.
I  e T 4
e:
emisivitet/emisjonskoeffisient
0  e 1