Leuven paneel 3 afstand.indd
advertisement
���������������������� Kunnen we de afstand van de aarde tot de maan tot op een millimeter nauwkeurig meten? Ja, dat kan! Op 21 juli 1969 plaatsten Buzz Aldrin en Neil Armstrong tijdens de Apollo XI - missie een kleine reflector op het maanoppervlak. Sedertdien kan men op de aarde het tijdsverschil meten tussen het vertrek van een lichtflits naar de maan en de terugkeer van het weerkaatste licht. En daaruit kan men heel precies de afstand bepalen tussen de aarde en de maan! Daarbij moet men wel laserlicht gebruiken. Laserlicht In 1917 beweerde Einstein dat we op een speciale manier licht kunnen vermenigvuldigen. Het tweede lichtdeeltje zou een exacte kopie zijn van het eerste. Met andere woorden: licht kan zichzelf klonen. Pas in het begin van de zestiger jaren experimenteerde men hiermee en dat resulteerde in de laser of Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Eerst was de laser niets meer dan een curiosum in de laboratoria, maar al snel evolueerde hij tot een dagelijks gebruiksvoorwerp. Wat is nu de belangrijkste eigenschap van het laserlicht? Het bestaat uit miljarden identieke lichtdeeltjes die allemaal in dezelfde richting vliegen. Daardoor kan men uiterst fijne maar ook heel krachtige stralenbundels maken. Reflector op de maan Ja, er zijn reflectoren op de maan... een vijftal, elk ongeveer zo groot als een reiskoffer. Drie kwamen er met de bemande Apollo-vluchten (A11, A14 en A15) en twee met onbemande Sovjet-Lunakhodvluchten (L17 en L21). Deze reflectoren lijken sterk op die van onze fiets, maar zijn groter. Laser-reflectorexperimenten Hoe meet men de afstand met een laser-reflectorcombinatie? Dat is vrij eenvoudig. Vanuit een telescoop op aarde schiet men een laser-lichtpuls naar de maan. Dit laserlicht vertrekt als een heel fijne straal. Door de turbulenties van de atmosfeer zet die straal uit tot ongeveer een diameter van 2 kilometer als hij het maanoppervlak bereikt. De reflector op de maan kaatst daardoor ook maar heel weinig van het oorspronkelijke licht terug. Bovendien moet de lichtstraal de aarde nog bereiken ook. Op onze telescoop valt inderdaad maar een heel klein laserstraaltje terug in. De oorspronkelijke lichtpuls moet dus wel erg sterk zijn! Enkel met een lichtpuls met een piekvermogen van 1 miljard watt, kunnen we de afstand tot op een millimeter nauwkeurig meten. De lichtflits zelf is maar een tweetal centimeter lang. EN WAT KUNNEN WE DAN LEREN UIT DIE METINGEN? De maan draait helemaal niet in een vaste baan rond de aarde, maar wervelt van ons weg! Dat gebeurt met een snelheid van 3,8 cm per jaar en komt door de getijdenwerking. Uit de schommelingen van de afstand tussen maan en aarde leiden we bovendien af dat de maan misschien een vloeibare kern heeft. En met uiterst nauwkeurige afstandsmetingen kunnen we Einsteins algemene relativiteitstheorie grondig testen. È Een laserflits vertrekt naar de maan. een eenvoudige versie van een maanreflector Á De vijf plaatsen op het maanoppervlak waar reflectoren geplaatst werden, zijn aangeduid. maanreflector Ë Pouvons-nous mesurer la distance entre la terre et la lune à un millimètre près ? Absolument! Pendant la mission d’Apollo XI – le 21 juillet 1969 – Buzz Aldrin et Neil Armstrong ont installé un premier petit réflecteur sur la lune. Celui-ci permettait de mesurer sur terre le temps écoulé entre l’émission d’un flash lumineux en direction de la lune et l’arrivée de la lumière réfléchie. Et donc aussi la distance entre la terre et la lune. Il est cependant crucial d’utiliser la puissante lumière d’un laser ! Einstein était le premier à proposer le principe du laser. Il prétendait qu’une particule de lumière peut produire une copie exacte d’elle-même. Ce processus peut en outre se répéter copieusement pour produire une grande quantité de particules de lumière identiques qui vont toutes dans la même direction. Ce qui n’était que de la fiction, à l’époque, est à présent un objet courant. Et la lumière d’un laser est suffisamment puissante pour atteindre des réflecteurs installés sur la lune ! Aujourd’hui, nous utilisons cinq réflecteurs pour mesurer la distance entre la terre et la lune. De ces mesures très précises nous avons également appris que la lune n’évolue pas sur une orbite fixe, mais qu’elle s’éloigne tout doucement de la terre. ����������������������� � �� ������ ����� �������� Can we measure the distance between the earth and the moon with millimetre accuracy? Yes! During the Apollo XI mission Buzz Aldrin and Neil Armstrong installed a first small reflector on the surface of the moon on 21 July 1969. On earth this allowed us to measure the time difference between the departure of a flash of light to the moon and the return of the reflected light. Hence, also the distance between the earth and the moon. A crucial aspect is that we use a powerful laser light! Einstein was the first to introduce the laser principle. He claimed that a light particle can make an exact copy of itself. This process can be repeated until you obtain a large collection of identical light particles all going in the same direction. What was then only a fantasy has now become a daily implement. A laser light is about powerful enough to reach reflectors on the moon and to return to the earth after reflection! Today we use five reflectors to measure the distance from the earth to the moon. These accurate measurements showed that the moon does not move along a set orbit but that it is slowly spinning away from the earth. foto’s NASA Können wir die Entfernung von der Erde zum Mond auf den Millimeter genau messen? Ja natürlich! Während der Apollo XI-Mission installierten Buzz Aldrin und Neil Armstrong am 21. Juli 1969 einen ersten, kleinen Reflektor auf der Mondoberfläche. Damit konnte man auf der Erde die zeitliche Differenz zwischen dem Verlassen eines Lichtblitzes zum Mond und der Rückkehr des reflektierten Lichtes messen. Und folglich auch die Entfernung zwischen Erde und Mond. Entscheidend ist allerdings, dass wir starkes Laserlicht verwenden! Einstein stellte als erstes das Prinzip des Lasers vor. Er behauptete, dass ein Lichtteilchen eine exakte Kopie von sich selbst machen kann. Dieser Prozess kann sich außerdem wiederholen, so dass man eine große Anzahl identischer Lichtteilchen erhält, die sich alle in die gleiche Richtung bewegen. Was damals noch ein Hirngespinst war, ist jetzt ein alltäglicher Gebrauchsgegenstand. Und Laserlicht ist genau stark genug, um die Reflektoren am Mond zu erreichen! Heute verwenden wir sogar schon fünf Reflektoren, um die Entfernung zwischen Erde und Mond zu messen. Aus diesen genauen Messungen haben wir auch gelernt, dass sich der Mond nicht auf einer festen Bahn bewegt, sondern sich langsam von der Erde entfernt. Hebben de lichtgolven afkomstig van een gele straatlamp die we rechtstreeks bekijken, en lichtgolven van zo’n straatlamp die we op televisie zien, dezelfde geelachtige kleur? ➊ Ja, want anders zouden we toch een totaal andere kleur zien! Onze ogen zijn namelijk supergevoelig voor kleuren. ➋ Ja, op voorwaarde dat we een televisie uit de allernieuwste generatie “flat screens” hebben. ➌ Neen, een straatlamp stuurt gele lichtgolven uit, maar het licht van de straatverlichting dat we op televisie zien is een mengsel van rode en groene lichtgolven. U komt het te weten in het Sint-Donatuspark, ingang Tiensestraat. � toerisme Samenwerkingsproject van Toerisme Leuven en K.U.Leuven - departement Natuurkunde en Sterrenkunde, naar aanleiding van het Wereldjaar van de � ����������� � � � � ����������������������� Fysica. ����� Meer info op http://fys.kuleuven.be/ahafysica en http://www.leuven.be/ahafysica. Haal de gratis infofolder bij In&Uit, Naamsestraat 1, Leuven. �� Leuven. Eeuwenoud,. springlevend
