La radiació

1. La radiació Juan Bisquert Departament de Física Universitat Jaume I 12071 Castelló Spain Castelló, setembre 2007

2. Short wavelengthHigh frequencyHigh energy Long wavelengthLow frequencyLow energy La radiació electromagnètica

3. 1900 – La forma de l’espectre Max Planck 1831-1879 Llei de radiació de Planck Els cossos emeten segons la seua temperatura. La radiació EM es composa d’una ampla banda de freqüències

4. Calfament d’un cos En augmentar la Temperatura, el pic es desplaça cap al visible i després a l’ultraviolat

5. Iluminació: El cos negre produeix totes les freqüències Eficiència energia->llum: 10%

6. 1900 – La radiació de cos negre El cos negre: No reflecteix, absorbeix tota la radiació que incideix sobre ell. Quan es calfa, emet radiació segons l’espectre de Planck Obri la hipòtesi quàntica

7. Emissió de llum: efecte fotoelèctric Albert Einstein 1879 – 1955 La hipòtesi quàntica per als fotons

8. Interacció entre la llum i la matèria L’energia del fotó correspon a la diferència d’energies entre els nivells atòmics E = hv Schematic of energy drop when an electron moves from to a lower energy level. The frequency (v) at which the spectral line occurs is related to the energy (E) by Planck`s law; E = hv, where h is Planck’s constant. The atomic radiation produced can be characterised by both emission and an absorption coefficients.

9. Emissió de llum: des d’un àtom L’electró canvia d’estat L’energia es llibera com un fotó L’àtom passa a un nivell amb més energia, Per absorció d’un fotó

10. Emissió de llum des d’un semiconductor

11. Emissió de llum des d’un semiconductor:LEDs Eficiència energia->llum 50%

12. L’espectre de la radiació solar

13. Emisió de cos negre del Sol i de la Terra

14. Filtratge de la radiació en l’atmosfera

15. L’espectre de la radiació solar

16. Emisió de cos negre del Sol i de la Terra Wavelength spectrum of solar radiation (red) and terrestrial radiation (blue). The solar spectrum has been simplified and is for the solar radiation intercepted by the Earth (as in Figure 2), not the total power emitted by the Sun. Note again that the wavelength scale is logarithmic

17. Filtratge de la radiació en l’atmosfera Els gasos principals de l’atmosfera (oxigen, nitrogen) no absorbeixen radiació infraroja, les propietats radiatives de l’atmosfera estan dominades per gasos de traça, sobretot vapor d’aigua, diòxid de carboni, I ozó. The major absorbers of IR radiation are water vapor (66 to 85%) and CO2 (9 to 30%). Water vapor remains at a pretty constant mass in the atmosphere, as precipitation and evaporation are essentially in balance. But because CO2 has a long residence time in the atmosphere, it's concentration in the atmosphere has been rising steadily over 150 years.

18. Emissió de la terra La terra emet en infraroig, com un cos negre a uns 300 K 1. Emisió des de la superficie, a uns 300 K 2. Banda opaca del CO2. Emisió des de la capa superior de l’atmosfera, a uns 220 K 1 2

19. Emissió de la terra Sahara La terra emet en infraroig, com un cos negre a uns 300 K Mediterrani Antartic

20. El balanç de les llums The steady-state balance between incoming and reflected solar radiation (orange arrows) and outgoing terrestrial radiation (reddish arrow) for an Earth-like planet without an atmosphere. 100 units represent the globally averaged rate per unit area at which solar radiation reaches the planet; i.e. 342 W m−2

21. Variacions de la composició de l’atmosfera because CO2 has a long residence time in the atmosphere, it's concentration in the atmosphere been rising steadily over 150 years. Before that CO2 was essentially in balance in the atmosphere. But since the industrial revolution, CO2 has been added to the atmosphere much faster than it returns to earth.