Elektromagnetisch spectrum

Prioriteit: 🟠 Midden

In 5 van de 8 onderzochte examenjaren, meestal als omrekening tussen frequentie, golflengte en fotonenergie, of als verklaring waarom een soort straling (niet) door de atmosfeer komt.

Wat moet je kunnen?

• De soorten straling op volgorde zetten naar golflengte, frequentie en fotonenergie.
• Omrekenen met $c=f\lambda$ en $E=\frac{hc}{\lambda }$.
• Uitleggen welke straling door de atmosfeer wordt tegengehouden en waarom dat voor waarnemingen uitmaakt.

De kern

$c=f\cdot \lambda E_f=hf=\frac{hc}{\lambda }$

Soort	Golflengte (orde)	Voorbeeld
gamma	$<10^{-11}$ m	radioactief verval
röntgen	$10^{-11}$–$10^{-8}$ m	medische foto
UV	$10^{-8}$–$4\cdot 10^{-7}$ m	zonnebrand, ioniseren van waterstof
zichtbaar	$4\cdot 10^{-7}$–$7\cdot 10^{-7}$ m	violet → rood
infrarood	$7\cdot 10^{-7}$–$10^{-3}$ m	warmtestraling
microgolven	$10^{-3}$–$10^{-1}$ m	kosmische achtergrondstraling
radio	$>10^{-1}$ m	satellietsignalen

• Van boven naar beneden: $\lambda$ groter, $f$ en fotonenergie kleiner.
• De atmosfeer houdt veel UV, röntgen, gamma en delen van IR en microgolven tegen: daarvoor zijn satellieten nodig.

Zo wordt het gevraagd

• Frequentiegebied van de L-band omrekenen naar golflengte en toetsen aan de atmosferische absorptie (2021-3 vraag 16, 3p).
• Waarom kosmische achtergrondstraling niet vanaf het aardoppervlak te meten is (2021-1 vraag 1).
• Waarom UV (hoger dan zichtbaar) nodig is om waterstof te ioniseren (2022-2 vraag 14).
• Ondergrens van de röntgengolflengte uit de maximale energie van de elektronen (2026-1 vraag 23).

Uitgewerkt voorbeeld

L-band (examenstijl, vergelijk 2021-3 vraag 16)

De L-band loopt van 1 tot 2 GHz. Welk golflengtegebied is dat? $\lambda =\frac{c}{f}$: $\frac{3,0\cdot 10^8}{1\cdot 10^9}=0,30$ m en $\frac{3,0\cdot 10^8}{2\cdot 10^9}=0,15$ m. Dus 0,15–0,30 m: radiogolven, die goed door de atmosfeer komen.

Valkuilen

• Denken dat radiogolven langzamer gaan dan licht.
• GHz niet omrekenen naar Hz.
• De volgorde omdraaien: gamma heeft de kortste golflengte.

Test jezelf

Welke heeft meer energie per foton: infrarood of UV?

UV: kortere golflengte, dus grotere $E=\frac{hc}{\lambda }$.

Waarom moet een röntgentelescoop in de ruimte staan?

De atmosfeer absorbeert röntgenstraling.

Examenvragen om te oefenen

Doe deze vragen uit echte examens

• 2021 tijdvak 3, vraag 16: L-band en atmosferische absorptie (3p)
• 2019 tijdvak 1, vraag 18: UV-B en band-gap-energie (5p)
• 2026 tijdvak 1, vraag 23: ondergrens van de röntgengolflengte (3p)

Alle vindplaatsen

Aangetroffen in 5 van de 8 onderzochte examenjaren (2018-2026, 2020: geen examen gehouden) — 62,5%.

• 2026 tijdvak 1: vraag 23
• 2022 tijdvak 2: vraag 14
• 2021 tijdvak 3: vraag 16
• 2021 tijdvak 2: vraag 14
• 2021 tijdvak 1: vraag 1
• 2019 tijdvak 1: vraag 15, 18
• 2018 tijdvak 1: vraag 7

---

Ondersteunende onderwerpen

• (geen: basisbegrip)

Onderwerpen die dit ondersteunt

• Energieniveaus en spectraallijnen