Blackbody Radiation

Sterren hebben verschillende kleuren. Dit kan je met je blote oog al zien. Aan deze kleuren leiden astronomen af wat zo ongeveer de temperatuur van de ster is. Hierbij behandelen de astronomen de ster als een “blackbody”, een zwarte straler.
Licht en andere elektromagnetische straling wordt overgebracht door photonen. Deze photonen worden uitgezonden door het ene materiaal en opgenomen door ander materiaal. Maar een materiaal kan niet straling van alle golflengtes uitzenden of absorberen. De golflengtes waarop wordt uitgezonden of die worden geabsorbeerd hangen onder andere af van de moleculaire structuur van het materiaal (zitten de moleculen in een rooster of liggen ze los door elkaar, zijn er veel losse electronen, hoe zien de moleculen zelf er uit).
Dat licht van een bepaalde golflengte wordt uitgezonden of opgevangen betekent namelijk dat er deeltjes in het materiaal zijn (atomen of electronen) die met die bepaalde frequentie kunnen oscilleren.

Stel je een afgesloten ruimte voor, met een kleine opening. Alle straling die door de opening gaat wordt opgenomen door de afgesloten ruimte. Dit betekent dus dat de deeltjes in de ruimte gaan oscilleren met de frequentie van de straling die er in komt. Het vibreren van deeltjes zorgt voor warmte. Andersom geldt hetzelfde: de temperatuur in de afgesloten ruimte laat de inhoud meer of minder vibreren. De frequentie van de oscillaties bepaalt de frequentie van de straling die uitgezonden wordt. De straling die door de opening naar buiten komt moet dus informatie bij zich hebben over de temperatuur in de ruimte. De enige informatie die een elektromagnetische golf heeft is z’n frequentie of golflengte. Zo’n afgesloten ruimte wordt een perfecte zwarte straler genoemd. Dit is natuurlijk omdat iets dat zwart is al het zichtbare licht absorbeert, maar een zwarte straler hoeft geen zwart voorwerp te zijn. Andere dingen kunnen we ook beschrijven als zwarte stralers, al zijn ze dan niet perfect, zoals bijvoorbeeld sterren.

De energie van de zwarte lichaamsstraling (Blackbody Radiation) wordt gegeven door de wet van Planck:

De wet van Planck

Hierin is I(v) de energie als functie van de frequentie van de straling. v is dus de frequentie. Verder is h de constante van Planck, c de lichtsnelheid in vacuüm, k de constante van Boltzmann en T de temperatuur van het object dat de straling afgeeft.

 

Comments are closed.