Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

106 ElektromagnetischeWellen 18 Da beim Besetzen von tieferen Energieniveaus je nach dem Anfangsenergiezustand eines Hüllenelek­ trons verschiedene Energiemengen freiwerden, ent- stehen elektromagnetischeWellen mit verschiedenen Frequenzen (Frequenzspektrum). In der Atomhülle sind nur ganz bestimmte Energiezustände möglich. Daher ergeben sich nur ganz bestimmte (diskrete) Energiedifferenzen, die beim Besetzen von tieferen Niveaus freiwerden. Diese Röntgenspektren wurden zur Erforschung der inneren Atomhülle verwendet. (Die äußere Atomhülle kann durch optische Spektren untersucht werden.) Der Bremsstrahlung entspricht ein kontinuierliches Spektrum, der charakteristischen Strahlung ein Linienspektrum. Gammastrahlung (gamma rays) Noch energiereichere elektromagnetische Wellen setzen einen Erzeugungsprozess voraus, bei dem hohe Energiedifferenzen auftreten können. Derarti- ge Energieemissionen treten bei Kernprozessen auf. Die nach Kernumwandlungen entstehende elektro- magnetische Strahlung heißt Gammastrahlung. Sie wirkt stark ionisierend. Da bei der Umwandlung von Atomkernen Energiedifferenzen von 10 6  eV (Mev) auf- treten, weist die dabei emittierte Strahlung eine sehr hohe Frequenz und eine kleine Wellenlänge auf. A1 Bestimme die Größenordnung der Wellenlänge und der Frequenz von Gammastrahlen! A2 Lies in Band 5 über ionisierende Strahlung nach! 18.4.7 Strahlungsgesetze Die Strahlung des Schwarzen Körpers (black body radiation) Jeder Körper kann auf Grund seiner Temperatur Ener- gie in Form von Strahlung abgeben und sich dabei abkühlen: Die abgegebene Energie pro Zeit wird durch die Strahlungsleistung (Strahlungsfluss) angegeben. Die Strahlungsleistung pro Flächeneinheit heißt spe- zifische Ausstrahlung M e . Umgekehrt kann jeder Körper Temperaturstrahlung aufnehmen und dabei seine Temperatur erhöhen. Ein Körper, der die gesamte auftreffende Strahlung absorbiert, heißt Schwarzer Körper (black body) . A3 Gib den Absorptionsgrad des Schwarzen Körpers an! A4 Warum erscheinen die Fensteröffnungen eines Hauses bei Tageslicht immer dunkel? 18.5 18.5.1 Abb. 106.1 Röntgenröhre mit Drehanode (Antikathode) Hochspannung Vakuum Drehanode Motor Heizstrom Glühkathode Elektronen Röntgenstrahlung Abb. 106.3 Bei Erwärmung senden Körper elektromagnetische Strahlung aus, die ab einer bestimmten Temperatur sichtbar ist. U e = A · M e U e …Strahlungsleistung, Strahlungsfluss A …Oberfläche des strahlenden Körpers M e …spezifische Ausstrahlung [ U e ] =W [ M e ] =W · m –2 Strahlungsleistung und spezifische Ausstrahlung auftreffende Strahlungsleistung absorbierte Strahlungsleistung e e ea a U U = = [ a e ] = 1 Absorptionsgrad a e BW7/K13 Abb. 106.2 Röntgenaufnahme einer Brust mit Herzschrittmacher BW5/S27 Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv