InfoNu.nl > Wetenschap > Natuurkunde > Het elektromagnetisch spectrum

Het elektromagnetisch spectrum

Alles in de natuur met een temperatuur boven de 0 Kelvin (-273 graden Celsius) zendt elektromagnetische straling uit. Deze elektromagnetische straling hebben wetenschappers geclassificeerd naar de uitgezonden golflengte/frequentie en ingedeeld in het elektromagnetische spectrum. Een gedeelte van deze elektromagnetische straling kunnen we zien met onze ogen. Dit gedeelte noemen we "zichtbaar licht", maar dit is slecht een zeer klein deel van het gehele elektromagnetische spectrum. Maar wat is deze elektromagnetische straling eigenlijk, hoe ontstaat het en waar is de indeling op gebaseerd?

Inhoud


Elektromagnetische straling ofwel een fotonenstroom

Elektromagnetische straling kan worden opgevat als een stroom van deeltjes die fotonen worden genoemd. Fotonen zijn een vorm van energie, een foton wordt ook wel een energiepakketje genoemd. Fotonen gedragen zich echter raar wanneer we ze willen meten. Afhankelijk van de meetopstelling worden fotonen waargenomen als zijnde golven of als een stroom massaloze deeltjes. Aangezien fotonen massaloos zijn verplaatsen ze zich in een vacuüm met de snelheid van het licht (299.792.458 meter per seconde). Straling bestaat dus uit een heel spectrum van fotonen van verschillende hoeveelheden energie.

Hoe ontstaan fotonen

Er zijn verschillende processen waardoor fotonen (elektromagnetische straling) ontstaan.
  • Elk elektromagnetisch veld dat in sterkte varieert zal elektromagnetische straling produceren. Dit gebeurt bijvoorbeeld telkens rond een stopcontact wanneer iets wordt aan- of uitgeschakeld.
  • Binnen in atomen kunnen elektronen terugvallen in een lagere energietoestand en hierbij komt energie vrij in de vorm van fotonen.
  • Fotonen worden ook opgewekt tijdens het proces van kernsplitsing en kernfusie.
  • Tussen elementaire deeltjes: wanneer een elementair deeltje en zijn antideeltje botsen, of het spontane verval van één elementair deeltje naar een ander elementair deeltje.

Grootste bron van elektromagnetische straling

In ons zonnestelsel is de zon de grootste bron van elektromagnetische straling. De zon is als het ware één grote kernfusiereactor, waar allerlei waterstofkernen zich samenvoegen en weer uiteen vallen. De zon zendt tijdens dit proces hoofdzakelijk Gammastraling uit.

Anatomie van een elektromagnetische golf

Als we aan golven denken dan denken we meestal aan de golven van de zee, als het oppervlak van het zeewater op en neer beweegt. Of we denken misschien aan geluidsgolven, een verplaatsing van luchtdrukveranderingen door de lucht. Zowel golven op zee als ook geluidsgolven hebben dus een medium nodig om zich in voort te bewegen. Geluid kan zich bijvoorbeeld niet verplaatsen in een vacuüm. Elektromagnetische straling beweegt zich ook voort in een veld namelijk het elektromagnetische veld. Het elektromagnetische veld bestaat uit twee componenten: het elektrische veld en het magnetische veld.
  • Elektrisch veld: ontstaat door elektrische ladingen en zorgt voor een elektrische kracht op andere ladingen.
  • Magnetisch veld: ontstaat door de beweging van elektrische ladingen.

Elektrische en magnetische verschijnselen zijn dus onlosmakelijk met elkaar verbonden en staan loodrecht op elkaar. Bij een veranderend magnetisch veld ontstaat een elektrisch veld en omgekeerd geldt, bij een veranderend elektrisch veld ontstaat een magnetisch veld. Dit elektromagnetische veld is overal om ons heen en in het universum. Elektromagnetische golven zijn dus rimpels in het elektromagnetische veld.

Elektromagnetische kracht

Elektrisch geladen deeltjes ondervinden een kracht van deze elektromagnetische velden, dit is de elektromagnetische kracht. Deze elektromagnetische kracht is een van de vier fundamentele natuurkrachten. De andere drie zijn:
  • zwakke kernkracht,
  • sterke kernkracht,
  • zwaartekracht.

Golflengte en frequentie

Omdat straling een golfkarakter heeft kunnen we de golflengte meten. Golflengte is de afstand tussen de top van een golf tot de top van de volgende golf. Deze afstand kan gemeten worden in:
kilometerkm1.000 meter
metermstandaard SI-basiseenheid voor lengte
centimetercm1/100 van een meter
millimetermm1/1000 van een meter
nanometernm1/1.000.000.000 van een meter of 1 miljoenste deel van een millimeter
De golflengte van rood licht is bijvoorbeeld 700 nm en die van violet licht 400 nm.

De frequentie is het aantal golven die we tegenkomen per seconde. Ook de frequentie kunnen we meten en wordt weergegeven in Hertz:
HertzHz1 Hz is 1 golf per seconde
KilohertzKHz1 kHz is 1.000 golven per seconde
MegahertzMHz1 MHz is 1 miljoen golven per seconde
GigahertzGHz1 GHz is 1 miljard golven per seconde
De golven van bijvoorbeeld uw magnetron hebben een frequentie van een paar GHz.

Straling met een lage golf heeft dus een lage frequentie en bezit weinig energie en is over het algemeen niet schadelijk voor de mens. Des te meer energie een foton bezit des te korter is de golflengte en heeft zodoende een hoge frequentie. Maar ook geldt dat elektromagnetische straling met een zeer hoge frequentie zeer schadelijk kan zijn voor het leven op aarde. Gelukkig is onze planeet goed beschermd tegen hoog energetische straling uit de ruimte.

Indeling van het elektromagnetisch spectrum

Alle onderdelen van het elektromagnetische spectrum zijn allemaal dezelfde elektromagnetische golven met als enige verschil: ze bewegen op een andere golflengte. Hiermee is de volgende indeling gemaakt: van straling met een korte golflengte naar straling met een lange golflengte:
Soort stralingGolflengteOntdekt inGevaarlijk voor de mens?
Gammastraling10−10 tot 10−14 meter1900Ja
Röntgenstraling10−11 tot 10−9 meter1895ja
Ultraviolette straling400 nm tot 150 nm1801Sommige soorten
Zichtbaar licht400 nm tot 700 nmSinds de eerste mensnee
Infrarode straling 0.7 mm tot 1 mm1800nee
Radiostraling 1 mm tot 100.000 km1888nee

Lees verder

© 2014 - 2017 Erik67, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
De werking van de magnetron of microgolf ovenElke moderne mens heeft er één in huis: een magnetron. We plaatsen er ons eten in en een paar minuten later is het warm…
Chemie: Het elektromagnetisch spectrumHet elektromagnetisch spectrum. Dat klinkt ingewikkeld, maar iedereen kent het spectrum eigenlijk wel. Het licht dat we…
Wat is straling?Wat is straling?We horen het steeds vaker: straling onder andere van de smartphone en straling van de GSM-, UMTS- en LTE masten. Natuurl…
Elektromagnetische golvenElektromagnetische golvenEen belangrijk type golf is het soort golven waar ook de licht toe behoort. Dit zijn de elektromagnetische golven. Voor…
Schade door ioniserende en niet-ioniserende stralingSchade door ioniserende en niet-ioniserende stralingGeeft de niet-ioniserende straling van de smartphone, tablet en alle zendmasten nu wel of geen schade aan ons lichaam? D…
Bronnen en referenties
  • http://physics.info/em-spectrum/ (Bezocht op 09-12-2014)
  • http://www.darvill.clara.net/emag/index.htm (bezocht op 09-12-2014)
  • http://missionscience.nasa.gov/ems/02_anatomy.html (bezocht op 09-12-2014)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Photon (bezocht op 09-12-2014)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum (bezocht op 09-12-2014)

Reageer op het artikel "Het elektromagnetisch spectrum"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Infoteur: Erik67
Laatste update: 13-01-2015
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Special: Straling
Bronnen en referenties: 5
Schrijf mee!