Het heelal, lichtjaren en de wet van Wien
In deze les leer je hoe het heelal is opgebouwd en hoe je met lichtjaren en de wet van Wien werkt. Dit komt terug in vragen over afstanden en over de temperatuur van sterren.
Het heelal is ontstaan bij de oerknal en dijt sindsdien uit. Sterren zitten in sterrenstelsels, en ons eigen sterrenstelsel heet de Melkweg. Sterrenstelsels liggen vaak in clusters bij elkaar. Rond een ster draaien planeten in een planetenstelsel, zoals ons zonnestelsel.
Afstanden in het heelal zijn enorm, daarom rekent men met het lichtjaar. Een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt, ongeveer 9,461·10¹⁵ m. Licht reist met een eindige snelheid, de lichtsnelheid. Daarom zie je een ster zoals hij was op het moment dat het licht vertrok. Hoe verder de ster weg staat, hoe langer het licht erover doet om bij jou te komen.
Warme voorwerpen zenden straling uit. Bij één golflengte is de intensiteit het grootst. Die golflengte heet λmax. Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner λmax. Dat verband beschrijft de wet van Wien: λmax · T = 2,898·10⁻³ m K. Hierbij moet de temperatuur T in kelvin staan. Een ster met een hogere oppervlaktetemperatuur heeft dus een kleinere λmax en lijkt blauwer.
Onthoud
Het heelal ontstond bij de oerknal en dijt nog steeds uit.
Sterrenstelsels bevatten sterren, en clusters bestaan uit meerdere sterrenstelsels.
Een lichtjaar is een afstand, namelijk de afstand die licht in één jaar aflegt.
Hoe verder een ster weg staat, hoe later je het licht waarneemt.
Bij de wet van Wien geldt: hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner λmax.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Bij de bolletjes is de golflengte met de hoogste intensiteit 940 nm. Gevraagd is de temperatuur in °C.
- 1
Zet de golflengte om in meter: 940 nm = 940·10⁻⁹ m.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen gebruiken graden Celsius in de wet van Wien. Reken eerst om naar kelvin door 273 op te tellen.
Een lichtjaar wordt vaak verward met een tijdseenheid. Reken het om als afstand, namelijk de afstand die licht in één jaar aflegt.
Sommigen denken dat een hogere temperatuur een grotere golflengte geeft. Bij de wet van Wien is het precies andersom.
Snel checken
Een ster staat 20 lichtjaar van de aarde. Hoe lang doet het licht van de ster erover om de aarde te bereiken?
Ster A heeft een hogere oppervlaktetemperatuur dan ster B. Wat geldt voor de golflengte met de hoogste intensiteit?