Diagnostische toets 9.3 & 9.4

• Industrial design engineering
• WO

Opgave 1

Een hete staaf ijzer wordt door een smid uit het vuur gehaald. De uitgezonden straling heeft zijn hoogste intensiteit bij λ = 1700 nm.

a. Bereken met de wet van Wien de temperatuur van de ijzeren staaf.

b. Wat voor kleur heeft het uitgezonden licht?

c. De staaf is 5,0 cm bij 5,0 cm dik en heeft een lengte van 30 cm. Bereken het totale buitenoppervlak van de ijzeren staaf.

d. Bereken met de wet van Stefan-Boltzmann het vermogen aan straling wat door de ijzeren staaf wordt uitgezonden. Je mag er hierbij vanuit gaan dat de ijzeren staaf zich als ideale zwarte straler gedraagt.

Opgave 2

De kwadratenwet geeft de intensiteit als functie van de afstand tot een bron.

a. Zoek de kwadratenwet op in BINAS tabel 35-B2 (laatste formule).

Wat voor soort verband bestaat er tussen de intensiteit en de afstand r?

b. Het licht van een kandelaar met 12 brandende kaarsen is nét voldoende om een boek te kunnen lezen op een afstand van 4,0 m van de kandelaar. De kaarsen branden op totdat er nog maar één kaars brandt. Bereken op welke afstand je minimaal van de kaars moet zitten om een boek te kunnen lezen.

Opgave 3

De zonneconstante is de intensiteit van de zonnestraling op aarde.

a. De zon heeft een uitgestraald vermogen van 3,85·10^26 W. Bereken met de kwadratenwet de zonneconstante.

b. De daadwerkelijk intensiteit van de zonnestraling op het aardoppervlak is iets lager doordat een deel van de straling in de dampkring wordt geabsorbeerd. Leg aan de hand van BINAS tabel 30E uit dit maar een vrij klein deel van de zonnestraling is.

c. Op een planeet in ons zonnestelsel bedraagt de intensiteit van het zonlicht 3,71 W/m^2. Bepaal welke planeet dit is.

Opgave 4

Met behulp van een continue lichtbron, een hoeveelheid van een bepaald gas en een spectroscoop zijn drie spectra opgemeten. 

a. Bepaal aan de hand van BINAS tabel 20 om welke stof het gaat en leg bij elke spectrum uit wat voor soort het spectrum het is. Kies uit: continu spectrum, absorptiespectrum en emissiespectrum. Beschrijf bij elk spectrum hoe het is gemeten.

Opgave 5

De zon bestaat uit een gas onder zeer hoge druk en temperatuur. De dichtheid is zo groot dat het spectrum van de uitgezonden straling een continu spectrum is vergelijkbaar met dat van een zwarte straler.

a. Hoe zou het spectrum van het zonnelicht eruit hebben gezien als de dichtheid veel lager zou zijn geweest?

b. Om de zon heen zit een laag van relatief koel gas. Het licht wat door de zon wordt uitgezonden moet eerst door deze laag gas heen voordat het licht ons bereikt. Leg uit wat dit voor invloed heeft op het zonnespectrum.

c. Een duidelijke spectraallijn in het zonnespectrum is de zogenaamde “natrium-D-lijn” bij λ = 589 nm. Dana en Mick zijn het niet eens over deze lijn. Volgens Dana wijst het feit dat de lijn zo duidelijk is erop dat de stof veel voorkomt op de zon. Volgens Mick zegt de duidelijkheid van de lijn niks over de relatieve hoeveelheid. Volgens hem bestaat de zon voornamelijk uit waterstof en nauwelijks uit natrium. Leg uit wie er gelijk heeft.

Opgave 6

Door telescoop te voorzien van een spectroscoop kan het spectrum van individuele sterren gemeten worden.

a. Leg uit hoe met het spectrum de temperatuur van een ster bepaald kan worden.

b. Leg uit hoe met het spectrum ontdekt kan worden welke stoffen op een ster voorkomen.

c. In de dampkring van de aarde komen ook stoffen voor die ook allemaal hun eigen spectraallijnen hebben. Leg uit waarom het voor astronomen belangrijk is om ook deze spectraallijnen goed te kennen.