De%20Zon%20en%20Licht

1
De Zon en Licht
Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud
Universiteit Nijmegen pgroot_at_astro.ru.nl
2
Overzicht

• Licht als een electromagnetische golf
• De Zon van buiten.

3
Licht is een golf

• Licht is een transversale golf
• Licht draagt energie
• Licht is een electromagnetische golf
• Licht gedraagt zich ook als deeltje.

4
Vier honderd jaar geleden..
anno 1677-1692
Christiaan Huygens (1629-1695)
Licht is een golfverschijnsel
5

Licht is een golf
De golflengte (kleur) afstand tussen
pieken De amplitude (helderheid) hoogte v/d
pieken De polarisatie (trilrichting) richting
v/d pieken
6
Het Principe van Huygens

• Licht plant zich sferisch symmetrisch voort.

7
Verklaart veel
Breking van licht
8
Weerkaatsing
Weerkaatsing van licht
9
De invloed van Huygens
Het slingeruurwerk
De beste lenzen van zijn tijd
Ontdekking van Titan
10
Licht anno 1704
Sir Isaac Newton (1642 1727)
Licht bestaat uit deeltjes
11
Newtons deeltjes-licht
Licht beweegt in rechte banen Kleuren zijn
eigenschappen van de lichtdeeltjes.
12
De invloed van Newton
Calculus
Theorie van de zwaartekracht
Methode van onderzoek
13
Huygens versus Newton
Newtons deeltjes theorie voerde 100 jaar lang
de boventoon tot
Thomas Young (1773-1829)
Augustin Fresnel (1788-1827)
14
De spleten van Young
Interferentiepatroon aan spleten
Conclusie Licht is een golf
15
Polarisatie
Conclusie Licht is een golf
16
Electromagnetisme van Maxwell
Electriciteit en magnetisme zijn hetzelfde. Licht
is een electromagnetische golf.
James Clark Maxwell (1831-1879)
Conclusie Golf? Ja.
17
Huygens Newton 1 - 0
??
Of toch niet.?
GAME OVER!!!!!!!!

• Slechts twee overgebleven problemen
• "Beauty and clearness of theory...
• Overshadowed by two clouds... (Kelvin, 1900)
• De ether
• De zwarte straler / foto-electrisch effect

18
Nagel 1 De Ether
Voor voortplanting van golven is een medium
nodig bijvoorbeeld water
Of lucht voor geluid
19
De ether
Licht plant zich voort door de ether
een substantie die alle ruimte vulde.
Is die ether te meten?
Aristoteles (384-322 v Chr.)
20
De Michelson-Morley interferometer

Albert Michelson (1852-1931)
Conclusie Golf? Ja. Ether? Nee
Edward Morley (1838-1923)
21
De Michelson-Morley interferometer

Niet bestaan van ether komt als schok. Lorentz
probeert het nog te redden met de Lorentz
contractie.
Lorentz (1853-1928)
22
Weg met de ether!

Einstein laat in Speciale Relativiteits theorie
zien dat ether helemaal niet nodig is. Licht
plant zich ook in vacuum voort.
23
Nagel 2a De zwarte straler
In klassieke theorie zou een heet object oneindig
veel straling moeten gaan uitstralen bij korte
golflengten.
24
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
25
Oeps!!!
Niet te verklaren met de golfnatuur van licht.
Enter
Max Planck (1858 1947)
Rekent uit in 1900 dat zwarte straler mogelijk
is als de emissie en absorptie van straling
gekwantiseerd is.
26
De Zwarte Straler

E h ? , h constante van Planck
27
Max Planck

Geen probleem als energie gekwantiseerd is
Geboorte van de quantum-mechanica
28
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!
29
Fotoelectrisch effect verklaart

Hiermee is meteen foto-electrisch effect
verklaart. Foton moet genoeg energie hebben!
Nobelprijs 1921
30
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)

31
Het atoom-model van Bohr

Niels Bohr (1885-1962)
Electronen zitten als schillen rond kern
32
De geboorte van de astrofysica

Kwantitatieve sterrenkunde. Niet alleen het
benoemen van de sterren (astronomie), maar het
afleiden van de natuurkunde van sterren
(astrofysica).
33
Spectra van sterren

34
Spectraallijnen chemische samenstelling van
sterren!

35
Spectrum van de Zon

36
Electromagnetisch spectrum

37
Ruimte waarnemingen

38
De Zon

R 695 000 km M 1.9 x 1030 kg
39
Wat zien we?

We zien de gaslaag waar onze gezichtslijn
ophoudt de fotosfeer
40
Laag met gas van 5800 K
Temperatuur neemt van binnen naar buiten af.

41
Wet van Wien
Plek van piek hangt af van temperatuur
?piek T 3106

42
Blauwheet, roodkoel

43
De fotosfeer

44
Rotatie van de Zon

Zon draait in 27 dagen rond
45
Zonnevlekken

46
Koelere gebieden door B-veld

47
Magneetveld op 11 jarige cyclus

48
Magneetveld vd Zon

49
Zonnevlekken ? Protuberansen

50
Zonnevlekken ? Protuberansen

51
Protuberansen

52
Chromosfeer en Corona
Door energie van magneetveld reconnectie wordt
de buitenste atmosfeer verhit

53
Chromosfeer

54
Chromosfeer

55
Chromosfeer

56
De Corona

57
De Corona

58
De Corona

59
Zonsverduistering