HEUREKA

LJUS OCH SPEKTRUM

Elektromagnetisk strålning

Våglängden på elektromagnetisk strålning varierar från ytterst kort till godtyckligt lång enligt det sätt på vilket strålningen uppkommit. Ju kortare våglängd, desto mer energi innehåller strålningen. De olika typerna av elektromagnetisk strålning benämns på basis av våglängden och uppkomstmekanismen. (www.tat.fi/fi/koulut/psade/psade.pdf)

Schemat nedan illustrerar olika typer av elektromagnetisk strålning. Våglängdsområdena för de olika typerna är dock inte helt tydligt avgränsade.

Optisk strålning är det ljus som bl.a. solen och stjärnorna avger. Optisk strålning delas in i UV-ljus, synligt ljus och infrarött ljus, dvs. värmestrålning, som på bilden nedan.

Den elektromagnetiska strålning som ligger ungefär inom våglängdsområdet 400–700 nm är synlig för blotta ögat. I det synliga ljuset kan olika färger särskiljas enligt våglängd. Färgernas våglängder framgår av schemat nedan.

Enheten för våglängd är vanligen antingen nanometer (nm) eller Ångström (Å). Deras förhållande är följande: 1 nm = 10 Å. Våglängderna för t.ex. synligt ljus är ca 400–780 nm, dvs. 4 000–7 800 Ångström. Nedan används bägge enheterna.

Elektromagnetisk strålning har både vågegenskaper och partikelegenskaper i form av energikvantum. Utifrån partikelegenskaperna kan elektromagnetisk strålning även studeras som en partikelström bestående av energikvantum. Dessa partiklar (kvantum) kallas fotoner. Med andra ord skall en ljusstråle betraktas både som en vågrörelse och som en ström av fotoner.

Vad betyder spektrum?

Indelningen av elektromagnetisk strålning i olika typer kallas vanligen för spektrum. Spektrumet kan ses när ljuset passerat genom t.ex. en prisma eller ett gitter, då de olika våglängderna bryts på olika sätt och syns i olika färger. I det synliga ljuset har violett den kortaste våglängden och rött den längsta. Ett spektrum som liksom en regnbåge utan avbrott innehåller alla våglängder, från rött till orange och via gult, grönt och blått till violett, kallas ett kontinuerligt spektrum. Om spektrumet bara innehåller vissa våglängder talar man om ett linjespektrum.

Ett spektrum är också ljusets intensitet som funktion av våglängden.

I GOMOS fall är det intressant att studera en stjärnas spektrum på detta sätt. Stjärnan sänder alltså ut ljus på den optiska strålningens våglängder. Ljus med en viss våglängd kan vara starkare eller svagare än ljus med en annan våglängd. Stjärnljusets intensitet varierar alltså enligt våglängd. På bilden invid ser du en exempelskiss av en stjärnas spektrum.

Källa: MI

Stjärnornas spektra är kontinuerliga spektra som dock har mindre av vissa våglängder. De består alltså av två delar: ett klart, kontinuerligt spektrum och smala spektrallinjer som korsar detta.

Man kan helt enkelt tänka sig att ett spektrum uppkommer så att en stjärnas synliga yta utstrålar alla våglängder och bildar ett kontinuerligt spektrum. Atomerna i stjärnans atmosfär absorberar vissa våglängder som är typiska för respektive atom, och vid dessa punkter i spektrumet uppstår en springa, dvs. en mörk absorptionslinje.

Genom att studera stjärnornas spektra har man kunnat klarlägga stjärnornas fysikaliska egenskaper. Särskilt genom att undersöka absorptionslinjernas intensitet kan man fastställa en stjärnas massa, temperatur och kemiska sammansättning. Linjernas form ger detaljerad information om stjärnans atmosfär.

LJUSSTRÅLAR I ATMOSFÄREN : LJUS OCH SPEKTRUM
LJUS OCH SPEKTRUM Elektromagnetisk strålning Våglängden på elektromagnetisk strålning varierar från ytterst kort till godtyckligt lång enligt det sätt på vilket strålningen uppkommit. Ju kortare våglängd, desto mer energi innehåller strålningen. De olika typerna av elektromagnetisk strålning benämns på basis av våglängden och uppkomstmekanismen. (www.tat.fi/fi/koulut/psade/psade.pdf) Schemat nedan illustrerar olika typer av elektromagnetisk strålning. Våglängdsområdena för de olika typerna är dock inte helt tydligt avgränsade. Optisk strålning är det ljus som bl.a. solen och stjärnorna avger. Optisk strålning delas in i UV-ljus, synligt ljus och infrarött ljus, dvs. värmestrålning, som på bilden nedan. Den elektromagnetiska strålning som ligger ungefär inom våglängdsområdet 400–700 nm är synlig för blotta ögat. I det synliga ljuset kan olika färger särskiljas enligt våglängd. Färgernas våglängder framgår av schemat nedan. Enheten för våglängd är vanligen antingen nanometer (nm) eller Ångström (Å). Deras förhållande är följande: 1 nm = 10 Å. Våglängderna för t.ex. synligt ljus är ca 400–780 nm, dvs. 4 000–7 800 Ångström. Nedan används bägge enheterna. Elektromagnetisk strålning har både vågegenskaper och partikelegenskaper i form av energikvantum. Utifrån partikelegenskaperna kan elektromagnetisk strålning även studeras som en partikelström bestående av energikvantum. Dessa partiklar (kvantum) kallas fotoner. Med andra ord skall en ljusstråle betraktas både som en vågrörelse och som en ström av fotoner. Vad betyder spektrum? Indelningen av elektromagnetisk strålning i olika typer kallas vanligen för spektrum. Spektrumet kan ses när ljuset passerat genom t.ex. en prisma eller ett gitter, då de olika våglängderna bryts på olika sätt och syns i olika färger. I det synliga ljuset har violett den kortaste våglängden och rött den längsta. Ett spektrum som liksom en regnbåge utan avbrott innehåller alla våglängder, från rött till orange och via gult, grönt och blått till violett, kallas ett kontinuerligt spektrum. Om spektrumet bara innehåller vissa våglängder talar man om ett linjespektrum. Ett spektrum är också ljusets intensitet som funktion av våglängden. I GOMOS fall är det intressant att studera en stjärnas spektrum på detta sätt. Stjärnan sänder alltså ut ljus på den optiska strålningens våglängder. Ljus med en viss våglängd kan vara starkare eller svagare än ljus med en annan våglängd. Stjärnljusets intensitet varierar alltså enligt våglängd. På bilden invid ser du en exempelskiss av en stjärnas spektrum. Källa: MI Stjärnornas spektra är kontinuerliga spektra som dock har mindre av vissa våglängder. De består alltså av två delar: ett klart, kontinuerligt spektrum och smala spektrallinjer som korsar detta. Man kan helt enkelt tänka sig att ett spektrum uppkommer så att en stjärnas synliga yta utstrålar alla våglängder och bildar ett kontinuerligt spektrum. Atomerna i stjärnans atmosfär absorberar vissa våglängder som är typiska för respektive atom, och vid dessa punkter i spektrumet uppstår en springa, dvs. en mörk absorptionslinje. Genom att studera stjärnornas spektra har man kunnat klarlägga stjärnornas fysikaliska egenskaper. Särskilt genom att undersöka absorptionslinjernas intensitet kan man fastställa en stjärnas massa, temperatur och kemiska sammansättning. Linjernas form ger detaljerad information om stjärnans atmosfär.
© Meteorologiska institutet, Päivi Pirjola (paivi.pirjola@fmi.fi) 2003