Straling

Wat is licht? Die vraag is eigenlijk nog nooit goed be antwoord. Licht zorgt ervoor dat je iets kunt zien. Bijna al het licht dat in onze ogen terecht komt is afkomstig van de zon. De zon straalt licht uit. Een deel van dat licht komt op aarde terecht. Huizen, bomen, alle dingen om ons heen, weerkaatsen het zonlicht. Zo komt het dat we die dingen zien.

Het licht van de zon is geelachtig van kleur. Toch zien we een boom groen. Hoe komt dat, als de boom het zonlicht weerkaatst? Het zonlicht bestaat eigenlijk uit alle kleuren van de regenboog door elkaar: rood, oranje, geel, groen, blauw.

Onze boom weerkaatst maar een klein deel van het zonlicht.

Voornamelijk het groene deel. De rest van het licht wordt door de boom zelf gebruikt. Hij heeft licht nodig om te leven. Al het leven op aarde heeft licht nodig. Het lijkt net of er een bepaalde kracht in licht zit die wij nodig hebben. Op de juiste manier gezegd: het licht heeft een bepaalde energie. Verschillende kleuren licht hebben ver schillende energieën. Rood licht heeft een vrij lage energie. Blauw licht heeft juist een hoge energie.

Vroeger hebben de natuurkundigen lang gezocht naar de opbouw van licht. Sommigen dachten dat licht uit kleine deeltjes bestaat. Anderen dachten dat licht een golf verschijnsel is, ongeveer net als een golf in een plas water. Eigenlijk hadden ze allemaal een beetje gelijk.

Licht bestaat inderdaad uit hele kleine «deeltjes».

Het zijn eigenlijk lichtpakketjes; héél kleine brokjes energie. Ze worden fotonen genoemd. Fotonen van rood licht hebben een lagere energie dan fotonen van blauw licht. Licht is ook een soort golfverschijnsel. Het is erg moeilijk dat goed uit te leggen. De afstand tussen twee opeenvolgende golven noemen we de golflengte. Die afstand is bij lichtgolven ontzettend klein. De golflengte van licht is nog minder dan één duizendste millimeter! Lichtgolven hebben een zeer hoge snelheid: 300.000 kilo meter per seconde. Die snelheid noemen we de lichtsnelheid.

Omdat de golflengte van licht zo vreselijk klein is, zullen per seconde vreselijk veel golfjes een bepaald punt passeren.

Het aantal golfjes dat in één seconde voorbijkomt, heet de frequentie. Niet iedere kleur licht heeft dezelfde golflengte. Rood licht heeft een langere golflengte dan blauw licht. Van blauw licht komen er daarom meer golfjes per seconde voorbij: blauw licht heeft een hogere frequentie dan rood licht.

Nog even herhalen? Blauw licht heeft veel energie, een korte golflengte en een hoge frequentie (meer golfjes per seconde). Rood licht heeft minder energie, een langere golflengte en een lagere frequentie.

Bestaat er nu ook licht met nóg minder energie dan rood licht? Ja hoor! Dat «licht» noemen we infrarode straling! De energie is lager dan van rood licht, de frequentie is lager en de golflengte is groter. Er is nog een veel be langrijker verschil met rood licht: infrarode straling kunnen we niet zien. Daarom noemen we het geen licht, maar straling. Licht is natuurlijk ook straling, maar alleen zichtbare straling. Infrarode straling kunnen we wel voelen: het is namelijk warmte-straling! Ieder voorwerp straalt infrarode straling uit. Er zijn fotografische films waarmee je infrarode straling kunt fotograferen. Op zo'n foto worden warme plekken wit en koude plekken zwart. Als je zo'n foto zou maken van iets dat je hebt vastgehouden, zou je precies kunnen zien waar je het hebt vastgehouden. Op de plaatsen waar je vingers zaten is dat voorwerp wat warmer. Die delen van dat voorwerp zenden daarom wat meer infrarode straling uit.

Infrarode straling is in de sterrenkunde ook erg belang rijk. Sterren die nog maar heel jong zijn stralen nog geen zichtbaar licht uit. Wel warmtestraling! Met een infrarood telescoop zijn zulke objecten te ontdekken. Dat gaat natuurlijk niet zo maar! De telescoop moet zelf heel koud zijn, anders krijg je valse warmtestraling! Hij moet ook hoog op een berg staan, want de dampkring van de aarde houdt vrij veel infrarode straling tegen. Infrarode straling wordt daarom ook vaak waargenomen met satellieten die om de aarde draaien.

Alle straling die nog minder energie heeft dan infrarode straling noemen we radiostralinghele lange golflengte en dus een vrij lage frequentie. Veel objecten in het heelal zenden radiostraling uit. Je moet nu niet denken dat ze muziek maken. Als je de radiostraling van de zon in een speciaal toestel in geluid omzet, hoor je alleen gesis, gekraak, gepiep en gefluit. Er is niets aan.

Om radiostraling uit het heelal waar te nemen kunnen we gewoon instrumenten op aarde gebruiken. Het is ook niet erg als het bewolkt is, want de radiostraling gaat daar dwars doorheen. Alleen radiostraling met héél lange golflengte kan vanaf de aarde niet waargenomen worden. De dampkring kaatst deze straling terug het heelal in.

Net zo als er straling is met minder energie dan rood licht, is er ook straling met meer energie dan blauw licht. Die straling is meestal flink gevaarlijk. In de eerste plaats is er de ultraviolette straling. Je hebt er misschien wel eens van gehoord. De zon straalt ook ultraviolette straling uit. Het meeste wordt gelukkig tegengehouden door de dampkring. Een klein beetje ultra violette straling van de zon komt op aarde terecht. Dit kleine beetje zorgt er voor dat je bruin wordt als je in de zon ligt. Als je te lang ligt te zonnen, kun je je verbranden door deze straling. Je snapt wel: als de aardse dampkring niet zoveel ultraviolette straling tegen zou houden, zou er geen leven op aarde mogelijk zijn.

Hele hete sterren en hete gaswolken zenden ook ultraviolette straling uit. Die moet vanuit satellieten worden waarge nomen.

Straling met nog meer energie noemen we röntgenstraling.

Deze straling is in 1895 ontdekt door de Duitse natuur kundige Wilhelm Röntgen. Röntgenstraling heeft een hele hoge energie, een hoge frequentie en een korte golflengte.

De energie van röntgenstraling is zó groot, dat deze straling dwars door allerlei stoffen heen gaat. Zo is het ook mogelijk dat in een ziekenhuis röntgenfoto's worden gemaakt. Daarop kun je je botten zien. Die houden namelijk röntgenstraling tegen. Ze komen zwart op de röntgenfoto. In het heelal wordt röntgenstraling uitgezonden door hele hete gassen, die vaak een zeer hoge snelheid hebben. Röntgenstraling vanuit het heelal kan niet op aarde terecht komen. En dat is maar goed ook. Het is gevaarlijke straling. Er zijn wel kunstmanen die röntgenstraling waarnemen.

Ook gammastraling moet vanuit de ruimte worden waargenomen Van gammastraling weten de sterrenkundigen nog niet zoveel.

Het is straling met zéér veel energie, een hele hoge frequentie en een vreselijk kleine golflengte. Gammastraling is levensgevaarlijk. Deze straling komt ook vrij als een atoombom tot ontploffing wordt gebracht.

Alle soorten straling die we nu genoemd hebben zijn in één opzicht hetzelfde: ze reizen door het heelal met behulp van elektrische en magnetische velden. Daarom heten al deze soorten straling bij elkaar elektromagnetische
straling, ook wel het elektromagnetische spectrum genoemd.

Waar komt dat woord spectrum vandaan? We hebben al gezegd dat het zichtbare licht van de zon uit verschillende kleuren bestaat. Die kleuren zie je in de regenboog. De regenboog ontstaat doordat regendruppeltjes het zonlicht in de verschillende kleuren splitsen. Een prisma doet dat ook. Een prisma is een driehoekig stuk glas. Met een prisma kun je een mooie kleurenband tevoorschijn toveren. Die kleurenband heet een spectrum. En omdat je er het licht van de zon voor gebruikte, hebben we het over het zonne spectrum. Een spectrum is dus een band waar straling met verschillende golflengten naast elkaar voorkomen. Nou, dan horen de niet-zichtbare soorten straling natuurlijk ook bij het spectrum! Zo komen we aan de naam elektromagnetisch spectrum. Hieronder zie je dat het zichtbare licht maar een heel klein stukje vormt van het elektromagnetisch spectrum.

---------------------------------------------------------------------------- <- gamma- | röntgen- | ultra- | | infrarood | radiostraling -> straling | straling | violet | | | ------------------------------------|--------------------------------------- <-- korte golflengte zichtbaar lange golflengte --> Over het zichtbare spectrum van de zon valt nog wel wat meer te vertellen. Heet gas, dat onder een hoge druk staat, ver oorzaakt een mooi, gelijkmatig spectrum, waarin alle kleuren netjes in elkaar overlopen. Zo'n spectrum heet een continu spectrum (continu betekent doorlopend). Je zou verwachten dat de zon ook een continu spectrum heeft. De zon is immers een bol van gloeiend gas. Maar als je het zonnespectrum goed bekijkt, zie je dat er duizenden zwarte lijntjes in voor komen. Bepaalde kleuren (je kunt beter zeggen: bepaalde golflengten) ontbreken. Dat komt doordat er zich aan de buitenkant van de zon koelere gassen bevinden. De deeltjes van die koelere gassen houden bepaalde golflengten tegen.

Ieder gas heeft zo zijn eigen voorkeur. Aan de donkere lijnen in het spectrum zien de sterrenkundigen welke gassen er in de atmosfeer van de zon voorkomen. Die donkere lijnen in het zonnespectrum heten fraunhoferlijnen. Meestal spreken we bij andere sterren gewoon over spectraallijnen. Een spectrum met spectraallijnen heet een absorptiespectrum. Bepaalde golflengten zijn door de koelere gassen geabsorbeerd (tegen gehouden). Een derde soort spectrum is het emissiespectrum.

Emissie betekent uitstraling. Een hele hete gasnevel in het heelal zendt zelf straling uit. Toch heeft hij geen continu spectrum. Daarvoor is de druk niet hoog genoeg. De gassen in de nevel stralen alleen licht van hele bepaalde golf lengten uit. Het spectrum bestaat dan ook uit een aantal heldere lijnen en verder niets. Zo'n spectrum heet een emissiespectrum. Ieder gas heeft weer zijn eigen voorkeurs golflengten. Als een koel gas bepaalde golflengten uit het zonlicht absorbeert, zal hetzelfde gas bij een hogere tem peratuur licht van precies dezelfde golflengte uitstralen.

In de sterrenkunde worden de spectra van sterren (spectra is het meervoud van spectrum) verkregen met een spectroscoop.

Die naam zal je wel vaak tegenkomen. De spectra van sterren zijn absorptiespectra: er komen donkere spectraallijnen in in voor. De golflengte van zo'n lijn vertelt iets over de gassen die op die ster voorkomen.

Soms staan de spectraallijnen niet precies op hun plaats.

Ze zijn allemaal wat verschoven naar een bepaalde kant.

Als de spectraallijnen naar de rode kant van het spectrum zijn verschoven, spreken we van roodverschuiving. Rood verschuiving in het spectrum van een ster betekent dat die ster van ons af beweegt: de afstand wordt steeds groter. Als de ster naar ons toe beweegt, zijn de spectraal lijnen verschoven naar de blauwe kant van het spectrum.

Dat heet natuurlijk blauwverschuiving. Meestal is de rood- of blauwverschuiving heel klein. Hoe groter de snelheid van de ster, hoe groter de verschuiving van de spectraallijnen is. Dus als de sterrenkundigen meten hoeveel de spectraallijnen zijn verschoven kunnen ze uitrekenen hoe snel de ster naar ons toe of van ons af beweegt.