Het elektromagnetische spectrum
Een magnetron werkt op 2.45 GHz. De golven zijn daardoor ongeveer 12 cm lang. Rood laserlicht heeft een golflengte van 633 nm en is daarmee ongeveer 190 000 keer korter.
Licht is een soort elektromagnetische golf
In de jaren 1860 berekende James Clerk Maxwell dat veranderende elektrische en magnetische velden zich als golven moesten verspreiden, en bepaalde hun snelheid. Die was gelijk aan de gemeten lichtsnelheid. Hij concludeerde dat licht een elektromagnetische golf is met golflengtes die het oog kan zien. Zijn theorie liet ook andere golflengtes toe. Vanaf 1887 maakte en detecteerde Hertz volgens OpenStax zulke golven met vonkschakelingen, mat hun golflengte uit interferentie en toonde aan dat ze met de lichtsnelheid reizen. Radio stond al in een laboratoriumschrift voordat iemand er een toepassing voor had.
Alle elektromagnetische golven reizen door vacuüm met dezelfde snelheid, c = 299 792 458 m/s. NIST noemt deze waarde exact, omdat de meter er sinds 1983 op is gebaseerd. Voor deze golven wordt de golfvergelijking c = fλ. OpenStax benadrukt het belangrijkste gevolg: hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte. Gerangschikt naar golflengte, van lange radiogolven tot zeer korte gammastraling, vormen ze het elektromagnetische spectrum.
Van radiogolven tot gammastraling
Radiogolven hebben de grootste golflengtes, van ongeveer een meter tot kilometers. OpenStax geeft de banden voor omroep: AM-radio van 540 tot 1600 kHz, met golflengtes van honderden meters die om gebouwen en heuvels buigen, en FM-radio van 88 tot 108 MHz met golflengtes rond 3 m. Daarna komen microgolven, van ongeveer een millimeter tot tientallen centimeters. Die vervoeren mobiele telefoonsignalen en satellietsignalen. Een magnetron gebruikt golven van 2.45 GHz, die door het water in voedsel worden geabsorbeerd. Alles wat warm is, zendt infrarood uit; dat is wat warmtecamera's waarnemen.
Zichtbaar licht is een smalle band: volgens NASA ongeveer 380 tot 700 nanometer, van violet tot rood; OpenStax gebruikt 400 tot 750 nm. De grenzen verschillen per persoon. UV loopt van 400 tot ongeveer 10 nm. OpenStax verdeelt zonne-UV in UV-A (320 tot 400 nm), UV-B (290 tot 320 nm) en UV-C (220 tot 290 nm). Ozon hoog in de atmosfeer absorbeert de meeste UV-B en alle UV-C. Ongeveer 99% van de zonne-UV die de grond bereikt, is dus UV-A. Röntgenstraling is nog korter, tot onder 0.01 nm, en ontstaat wanneer snelle elektronen een doel raken. Gammastraling komt van kernverval.
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
Drie vuistregels
OpenStax vat het spectrum samen met drie vuistregels, die elk uitzonderingen hebben. Een hogere frequentie betekent meer energie per foton, maar de doordringing hangt af van het materiaal en de golflengte. Röntgenstralen kunnen door zacht weefsel gaan; door de huid geabsorbeerde UV-straling kan haar beschadigen. Hoge frequenties kunnen ook meer informatie per seconde vervoeren. Daarom draagt glasvezel veel meer gegevens dan koperdraad. Hoe korter de golflengte waarmee je iets onderzoekt, hoe fijner het zichtbare detail. Daardoor kan röntgendiffractie de rangschikking van atomen in een kristal onthullen. Nog een feit is overal belangrijk: de atmosfeer laat sommige banden door, zoals zichtbaar licht en veel radiogolven, maar houdt andere tegen. Volgens NASA moeten röntgen- en gammatelescopen daarom vanuit de ruimte werken.
| Band | Benaderde golflengte | Toepassing |
|---|---|---|
| Radio | meer dan 1 m | Omroep, MRI |
| Microgolven | 1 mm tot 1 m | Telefoons, radar, magnetrons |
| Infrarood | 750 nm tot 1 mm | Warmtebeelden, verwarming |
| Zichtbaar | ongeveer 400 tot 750 nm | Zien, fotosynthese |
| Ultraviolet | 10 tot 400 nm | Sterilisatie; vitamine D in de huid |
| Röntgenstraling | 0.01 tot 10 nm | Medische beelden, beveiliging |
| Gammastraling | onder 0.01 nm | Nucleaire geneeskunde |
- Wat is de golflengte van een FM-radiogolf van 100 MHz? Gebruik c = 3.00 × 10⁸ m/s.
- Een magnetron gebruikt 2.45 GHz. Wat is de golflengte in centimeter? Geef één decimaal en gebruik c = 3.00 × 10⁸ m/s.
- Groen licht heeft een golflengte van 500 nm. Wat is de frequentie, uitgedrukt in eenheden van 10¹⁴ Hz? Gebruik c = 3.00 × 10⁸ m/s.
- Wat heeft de hoogste frequentie?
- Gammastraling
- Zichtbaar licht
- Microgolven
- Radiogolven
- Hoe verhoudt de snelheid van röntgenstraling in vacuüm zich tot de snelheid van een radiogolf?
- Gelijk
- Veel sneller
- Veel langzamer
- Dat hangt af van de frequentie
- Wie maakte en detecteerde vanaf 1887 als eerste elektromagnetische golven in een laboratorium?
- Heinrich Hertz
- James Clerk Maxwell
- Thomas Young
- Isaac Newton
- Ongeveer 99% van de ultraviolette zonnestraling die de grond bereikt, is…
- UV-A
- UV-B
- UV-C
- Gammastraling
- Welke vuistregel verklaart waarom glasvezels meer gegevens kunnen vervoeren dan radioverbindingen?
- Hogere frequenties kunnen meer informatie per seconde vervoeren
- Langere golven tonen fijner detail
- Lage frequenties dringen meer door
- Licht is langzamer dan radio
- Waarom moeten röntgentelescopen vanuit de ruimte werken?
- De atmosfeer absorbeert röntgenstraling
- Röntgenstraling is te langzaam
- Röntgenstraling bestaat alleen in de ruimte
- Telescopen kunnen niet op de grond worden gebouwd
- De FM-band loopt tot 108 MHz. Wat is de kortste FM-golflengte? Geef twee decimalen en gebruik c = 3.00 × 10⁸ m/s.
- Licht is een elektromagnetische golf, zoals Maxwell aantoonde. Hertz maakte vanaf 1887 radiogolven.
- Elke elektromagnetische golf reist in vacuüm met c = 299 792 458 m/s, en er geldt c = fλ.
- Gerangschikt naar golflengte: radiogolven, microgolven, infrarood, zichtbaar licht, UV, röntgenstraling en gammastraling.
- Een hogere frequentie betekent meer energie per foton; de doordringing hangt af van het materiaal en de golflengte. Hogere frequenties kunnen meer informatie overdragen en fijnere details zichtbaar maken.
Bronnen van deze cursus (11)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 16.9 Waves (disturbance that propagates, gull example λ 10.0 m, T 5.00 s, v = 2.00 m/s, transverse and longitudinal, amplitude independent of speed)
- 16.10 Superposition and Interference (constructive, destructive, standing waves, f1 = v/2L, beats fB = |f1 − f2|, 256 Hz fork with 2 beats -> 254 or 258 Hz)
- 17.2 Speed of Sound (Table 17.1: air 331 m/s at 0 °C, helium 965, fresh water 1480, sea water 1540, steel 5960, vulcanized rubber 54; v = 331 m/s × √(T/273 K); 343 m/s at 20 °C; audible range 20 to 20 000 Hz; P-waves 4 to 7 km/s, S-waves 2 to 5 km/s; Oldham and Lehmann)
- 17.3 Sound Intensity (I0 = 10⁻¹² W/m², Table 17.2, factor 10 = 10 dB, factor 2 = 3 dB, 85 dB for 8 h footnote, bel named for Bell)
- 17.5 Sound Interference and Resonance (noise-cancelling headphones 30 dB or more, closed tube λ = 4L and f_n = n v/4L with n odd, open tube f_n = n v/2L, 128 Hz tube at 22 °C = 0.672 m, ninth harmonic 1.15 kHz, trumpet vs clarinet overtones)
- 24.1 (Maxwell; Hertz from 1887)
- 24.3 The Electromagnetic Spectrum (c = fλ, Table 24.1, three rules of thumb, AM 540 to 1600 kHz, FM 88 to 108 MHz, microwave oven 2.45 GHz, visible 400 to 750 nm, UV 400 to about 10 nm, UV-A 320 to 400, UV-B 290 to 320, UV-C 220 to 290 nm, 99% of surface UV is UV-A, X-rays below 0.01 nm)
- 27.3 Young's Double Slit (1801, d sin θ = mλ, 0.0100 mm and 633 nm example)
- NASA science.nasa.gov/ems (Introduction, Visible Light: 380 to 700 nm; atmospheric windows)
- NIST, c = 299 792 458 m/s exact (nist.gov/si-redefinition/meter)
- ISO 16:1975 (A = 440 Hz, iso.org/standard/3601.html).
Geraadpleegd: 2026-10-17