Post on 12-Jan-2016
description
De Zon en Licht
Paul GrootAfdeling Sterrenkunde, IMAPPRadboud Universiteit Nijmegenpgroot@astro.ru.nl
Overzicht
Licht als een electromagnetische golf
De Zon van buiten.
Licht is een golf
Licht is een transversale golf Licht draagt energie Licht is een electromagnetische golf
Licht gedraagt zich ook als deeltje….
Vier honderd jaar geleden..
anno 1677-1692
Christiaan Huygens(1629-1695)
‘Licht is een golfverschijnsel’
De golflengte (=‘kleur’): afstand tussen piekenDe amplitude (=‘helderheid’): hoogte v/d piekenDe polarisatie (=‘trilrichting’): richting v/d pieken
Licht is een golf
Het Principe van Huygens
• Licht plant zich sferisch symmetrisch voort.
Verklaart veel:
Breking van licht:
Weerkaatsing van licht:
Weerkaatsing
De beste lenzen van zijn tijd
Ontdekking van Titan
Het slingeruurwerk
De invloed van Huygens
Licht: anno 1704
Sir Isaac Newton (1642 – 1727)
‘Licht bestaat uit deeltjes’
Newtons ‘deeltjes’-licht
Licht beweegt in rechte banen
Kleuren zijn eigenschappen van de lichtdeeltjes.
De invloed van Newton…
Theorie van de zwaartekracht
Calculus
Methode van onderzoek
Huygens versus Newton
Newton’s deeltjes theorie voerde 100 jaar lang de boventoon tot …
Thomas Young (1773-1829)
Augustin Fresnel (1788-1827)
De spleten van Young
Interferentiepatroon aan spleten:
Conclusie: Licht is een golf
Polarisatie
Conclusie: Licht is een golf
Electromagnetisme van MaxwellElectriciteit en magnetisme zijn hetzelfde.Licht is een electromagnetische golf.
Conclusie: Golf? Ja.
James ClarkMaxwell(1831-1879)
Huygens – Newton: 1 - 0
Of toch niet….?
Slechts twee overgebleven problemen
"Beauty and clearness of theory...
Overshadowed by two clouds...“ (Kelvin, 1900)
• De ether• De zwarte straler / foto-electrisch effect…GAM
E OVER!!!
!!!!!
??
Nagel 1: De Ether Voor voortplanting van golven is een medium nodig: bijvoorbeeld water
Of lucht voorgeluid
De ether
Licht plant zich voort door de ether: eensubstantie die alle ruimte vulde.
Aristoteles (384-322 v Chr.)
Is die ether te meten?
De Michelson-Morley interferometer
Conclusie: Golf? Ja. Ether? Nee
Albert Michelson(1852-1931)
Edward Morley (1838-1923)
De Michelson-Morley interferometer
Niet bestaan van ether komt als schok.Lorentz probeert het nog te redden met de Lorentz contractie.
Lorentz (1853-1928)
Weg met de ether!
Einstein laat in Speciale Relativiteits theorie zien dat ether helemaal niet nodig is. Licht plant zich ook in vacuum voort.
Nagel 2a: De zwarte straler
In klassieke theorie zou een heet objectoneindig veel straling moeten gaan uitstralenbij korte golflengten.
Nagel 2b: Het foto electrisch effect
Sommige materialen gaan stroom geleiden als er licht op valt.Dit hangt echter af van de golflengte van het licht en het soort materiaal
Oeps…!!!
Niet te verklaren met de golfnatuur van licht.
Enter: Max Planck (1858 – 1947)
Rekent uit in 1900 dat zwarte straler mogelijk is alsde emissie en absorptie van straling gekwantiseerd is.
De Zwarte Straler
E = h ν , h = constante van Planck
Max Planck
‘Geen probleem als energie gekwantiseerd is’
Geboorte van de quantum-mechanica
Albert Einstein (1905)
• Emissie en absorptie is gekwantiseerd (Planck)• Maar wat wordt uitgezonden is licht.
• Is licht gekwantiseerd?
• Wel als licht een deeltje is…
Isaac lives!
Zeer fundamentele gevolgen!!!
Het werkelijke begin van de quantummechanica!
• Als golven deeltjes zijn, zijn deeltjes dan ook golven? (de Broglie, 1923)
• Als fotonen gekwantiseerd zijn, is het atoom dan ook gekwantiseerd? (Bohr, 1913)
Het atoom-model van Bohr
Niels Bohr(1885-1962)
Electronen zitten als schillen rond kern
De geboorte van de astrofysica
Kwantitatieve sterrenkunde. Niet alleen het benoemen van de sterren (astronomie), maar het afleiden van de natuurkunde van sterren (astrofysica).
Spectra van sterren
Spectraallijnen: chemische samenstelling van sterren!
Spectrum van de Zon
Electromagnetisch spectrum
Ruimte waarnemingen
De Zon
R = 695 000 km
M = 1.9 x 1030 kg
Wat zien we?
We zien de gaslaag waar onze gezichtslijn ophoudt: de fotosfeer
Laag met gas van 5800 K
Temperatuur neemt van binnen naar buiten af.
Wet van Wien
Plek van piek hangt af van temperatuur: λpiek T = 3•106
Blauw=heet, rood=koel
De fotosfeer
Rotatie van de Zon
Zon draait in 27 dagen rond
Zonnevlekken
Koelere gebieden door B-veld
Magneetveld op 11 jarige cyclus
Magneetveld vd Zon
Zonnevlekken → Protuberansen
Zonnevlekken → Protuberansen
Protuberansen
Chromosfeer en Corona
Door energie van magneetveld reconnectie wordt de buitenste atmosfeer verhit
Chromosfeer
Chromosfeer
Chromosfeer
De Corona
De Corona
De Corona
Zonsverduistering