Gratis proefles
Electromagnetisch spectrum gevisualieerd door een regenboog
Natuurkunde

Elektromagnetisch Spectrum

Leestijd: 3 minuten (428 woorden)
Foto van Thomas Smeman

Thomas Smeman

Het elektromagnetisch spectrum

Zonder licht zouden wij de wereld om ons heen helemaal niet kunnen zien. Het feit dat wij kleuren waarnemen — rood, groen, blauw, en alles daartussen — is geen toeval. Achter dit verschijnsel zit een heel systeem: het elektromagnetisch spectrum. Dit spectrum gaat veel verder dan het licht dat wij met onze ogen kunnen zien. Er bestaan ook golven zoals infrarood, ultraviolet en zelfs radiogolven.

Om te begrijpen hoe dit werkt, bekijken we een aantal vragen die steeds een nieuw aspect van licht en het spectrum belichten.

Vraag 1: Golflengte en frequentie

Licht kan beschreven worden door twee grootheden: de golflengte \lambda (in meter) en de frequentie f (in Hertz). Deze twee grootheden zijn met elkaar verbonden via de formule:

    \[c = \lambda \cdot f,\]

waarbij c de lichtsnelheid is, ongeveer 3,0 \times 10^{8} \,\text{m/s}.

Het zichtbare licht voor mensen ligt ongeveer tussen de 400\,\text{nm} (violet/blauw) en 700\,\text{nm} (rood). Golflengtes langer dan 700\,\text{nm} vallen in het infrarood gebied, en korter dan 400\,\text{nm} vallen ze in het ultraviolet gebied.

Opdracht

Bereken voor de volgende golflengtes de frequentie. Geef daarna aan in welk gedeelte van het spectrum ze vallen (zichtbaar, infrarood of ultraviolet):

  1. \lambda = 500\,\text{nm}
  2. \lambda = 900\,\text{nm}
  3. \lambda = 250\,\text{nm}

Uitwerking

  • Voor \lambda = 500\,\text{nm} = 500 \times 10^{-9}\,\text{m}:

        \[f = \frac{c}{\lambda} = \frac{3,0 \times 10^{8}}{500 \times 10^{-9}} = 6,0 \times 10^{14}\,\text{Hz}.\]

    Dit valt binnen het zichtbare licht (groen).

  • Voor \lambda = 900\,\text{nm} = 900 \times 10^{-9}\,\text{m}:

        \[f = \frac{3,0 \times 10^{8}}{900 \times 10^{-9}} \approx 3,3 \times 10^{14}\,\text{Hz}.\]

    Dit valt buiten het zichtbare gebied, in het infrarood.

  • Voor \lambda = 250\,\text{nm} = 250 \times 10^{-9}\,\text{m}:

        \[f = \frac{3,0 \times 10^{8}}{250 \times 10^{-9}} = 1,2 \times 10^{15}\,\text{Hz}.\]

    Dit valt buiten het zichtbare gebied, in het ultraviolet.

Vraag 2: Roodverschuiving

Wanneer een object zich van ons af beweegt, lijkt de golflengte van het licht dat wij waarnemen langer te worden. Dit noemen we roodverschuiving. Beweegt het object juist naar ons toe, dan wordt de golflengte korter, en dit heet blauwverschuiving. Dit effect lijkt op het geluid van een ambulance: als hij naar je toe rijdt hoor je een hogere toon, en als hij weg rijdt een lagere toon.

De formule voor rood- of blauwverschuiving is:

    \[\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} = \frac{v}{c},\]

waarbij \lambda_0 de oorspronkelijke golflengte is, \Delta \lambda het verschil in golflengte, en v de snelheid van het object.

Opdracht

Stel: een ster straalt licht uit met een golflengte van \lambda_0 = 500\,\text{nm}. Op aarde meten we een golflengte van \lambda = 505\,\text{nm}. Bereken met welke snelheid de ster van ons af beweegt.

Uitwerking

    \[\Delta \lambda &= \lambda - \lambda_0 = 505\,\text{nm} - 500\,\text{nm} = 5\,\text{nm},\]

    \[\frac{\Delta \lambda}{\lambda_0} &= \frac{5}{500} = 0,01,\]

    \[\frac{v}{c} &= 0,01, v &= 0,01 \times c = 0,01 \times 3,0 \times 10^{8}\,\text{m/s},\]

    \[v &= 3,0 \times 10^{6}\,\text{m/s}.\]

De ster beweegt dus met 3,0 \times 10^{6}\,\text{m/s} van ons af.

Samenvatting

Door middel van golflengtes en frequenties kunnen we precies uitdrukken welk soort licht we waarnemen. Golflengtes die buiten ons bereik liggen, vallen onder infrarood of ultraviolet licht.

Daarnaast kunnen golflengtes veranderen wanneer een object naar ons toe of van ons af beweegt. Dit verschijnsel, roodverschuiving en blauwverschuiving, geeft wetenschappers de mogelijkheid om snelheden van sterren en sterrenstelsels te berekenen.

Zo leren we dat het elektromagnetisch spectrum niet alleen bepaalt welke kleuren we zien, maar ook informatie geeft over beweging en afstand in het heelal.

Inhoudsopgave

Lees ook eens...
Wiskunde

Afgeleide functies — wat betekent dat eigenlijk?

Wat is een afgeleide functie? Begrijp instantane snelheid met praktische voorbeelden: van auto's tot fietsers. Leer wanneer de afgeleide wel en niet bestaat.
Foto van Thomas Smeman

Thomas Smeman

Wiskunde

Technieken voor differentiëren

Leer differentiëren met productregel, quotiëntregel en kettingregel. Stap-voor-stap uitleg met voorbeelden van sin(x), cos(x) en samengestelde functies.
Foto van Thomas Smeman

Thomas Smeman

Natuurkunde Scheikunde

Het Periodiek Systeem – Verdiepende Vragen en Uitwerkingen

Het periodiek systeem uitgelegd: groepen, perioden en elektronenstructuur. Van alkalimetalen tot edelgassen met praktische vragen over bindingen en atoomnummers.
Foto van Thomas Smeman

Thomas Smeman

Moeilijke vragen bestaan niet!

Staat je vraag er niet tussen? Neem contact op!

Hebben jullie op de korte termijn docenten beschikbaar?

Ja! Wij hebben vrijwel altijd docenten beschikbaar die op de korte termijn bijles kunnen geven in de Bèta vakken aan huis in Groningen. In drukke periodes laten we tijdig weten op welk termijn we docenten beschikbaar hebben.

Dat kan zeker! Er valt vrijwel altijd iets te regelen. Leerlingen die buiten de stad wonen spreken vaak af met onze docenten op openbare locaties zoals het forum of de middelbare school. Mocht de afstand te doen zijn per fiets, dan rekenen wij vaak voor bijles aan huis buiten de stad Groningen een reiskostenvergoeding van 5 euro per les, die rechtstreeks naar de docent gaat. Anders is online ook altijd nog een optie, al raden wij dat niet aan. De ervaring leert dat fysieke les het beste werkt!

Nee! Wij hebben geen opzegtermijn. Leerlingen en docenten regelen bij ons onderling wanneer de bijles plaatsvindt, op de momenten dat voor beiden het beste uitkomt. Als dit ophoudt, geldt er bij ons geen verplichting om door te gaan.

Na de bijlessen sturen wij een factuur. Dit doen wij iedere maand. Je kan het factuur in de eerste twee week van de volgende maand verwachten. Deze is gemakkelijk online te betalen. Wil je je factuur controleren? Alle bijlessen zijn makkelijk terug te vinden vinden via mijn.bijlesbeta.nl.

Dat kan zeker! Onze topdocenten zijn zeer flexibel, door hun brede kennis kunnen we ons makkelijk aanpassen aan jou bijles vraag. Al onze docenten zijn student aan de Faculty of Science & Engineering van de Rijksuniversiteit Groningen, waardoor ze bijvoorbeeld ook vaardig genoeg zijn om je te helpen met een toelatingsexamen of cursus in bèta vakken.

Geef dat minstens 24 uur van te voren aan! Bij ons geldt dat de bijles tot 24 uur van tevoren mag worden afgezegd. Hierna zijn wij noodzakelijk de bijles te verreken. Onze docenten studeren allemaal en hebben het geven van bijles als bijbaan, wat er voor zorgt dat zij bijlessen zorgvuldig moeten inplannen. Vandaar dat wij genoodzaakt zijn een bijles alsnog te verrekenen wanneer deze binnen 24 uur wordt afgezegd.

Dat doen we zeker! We geven dit jaar examentraining voor het vak wiskunde. 

Klik hier voor meer informatie.


Voor alle andere vakken kunnen onze docenten je perfect voorbereiden op je examen via onze bijles.