1612724575-f825b2d3933c58ed53c66b6cee5ff57f (Ответы к билетам), страница 9

Причина повышения интенсивности излучения — вэлектронах, находящихся в условиях квантования энергии. Такие условия возникают внутриатома, в молекулах и кристаллах. Возбуждённые электроны переходят из состояния бо́льшейэнергии в состояние меньшей энергии с испусканием фотона. Сплошной спектр излучения звездыблизок к излучению абсолютно чёрного тела с температурой, равной температуре её фотосферы,которую можно оценить по закону смещения Вина, но для удалённых звёзд этот методнеприменим из-за неравномерного поглощения света различных участков спектра межзвёзднойсредой. Более точным методом является оптическая спектроскопия, позволяющая наблюдать вспектрах звёзд линии поглощения, имеющие различную интенсивность в зависимости оттемпературы и типа звезды.

Для некоторых типов звёзд в спектрах наблюдаются и линиииспускания. (Википедия)15.2. Эффект Доплера и его использование в астрономии.Э.Д. – это изменение длины волны при движении источника.в нерелятивизме:в релятивизме:2√1 − 2 = 0,1 + cos 1= 0 ,(1 − )где — скорость света, — скорость источника относительно приёмника (наблюдателя), —угол между направлением на источник и вектором скорости в системе отсчёта приёмника. ЭффектДоплера является неотъемлемой частью современных теорий о начале Вселенной (Большомвзрыве и красном смещении). По смещению линий спектра определяют радиальную скоростьдвижения звёзд, галактик и других небесных тел.

Эффект Доплера является неотъемлемой частьюсовременных теорий о начале Вселенной (Большом взрыве и красном смещении). По увеличениюширины линий спектра можно измерить температуру фотосферы звёзд. Уширение линий приповышении температуры обусловлено увеличением скорости хаотического теплового движенияизлучающих или поглощающих атомов в газе. (Википедия: Эффект Доплера)15.3. Принцип работы спектрографа, его основные элементы.Спектральныеприборысфотографической регистрацией спектраобычно называют спектрографами.

Передпризмой находятся щель и объектив,которыеобразуютколлиматор.Коллиматорпосылаетнапризмупараллельный пучок лучей. Коэффициентпреломления материала призмы зависит отдлины волны. Поэтому после призмы параллельные пучки, соответствующие различным длинам38 = 2волн, расходятся под разными углами, и второй объектив дает в фокальной плоскости спектр,который фотографируется. Если в фокальной плоскости камеры поставить вторую щель, тоспектрограф превратится в монохроматор. Перемещая вторую щель по спектру или поворачиваяпризму, можно выделять отдельные более или менее узкие участки спектра. Если теперь завыходной щелью монохроматора поместить фотоэлектрический приемник, то получитсяспектрометр.

В настоящее время наряду с призменными спектрографами и спектрометрамишироко применяются дифракционные.15.4. Наблюдаемые спектры различных астрономических объектов: Солнца, звезд,планет, газовых туманностей.Для солнечных исследований разработаны приборы, которые позволяют получитьмонохроматическое изображение в любой длине волны. Это — спектрогелиограф испектрогелиоскоп. Спектрогелиограф представляет собой монохроматор, за выходной щельюкоторого находится фотографическая кассета. Кассета движется с постоянной скоростью внаправлении, перпендикулярном к выходной щели, и с такой же скоростью в плоскости выходнойщели перемещается изображение Солнца. Легко понять что в этом случае на фотографическойпластинке получится изображение Солнца в заданной длине волны, называемоеспектрогелиограммой.

В спектрогелиоскопе, перед выходной щелью и после выходной щелиустанавливаются вращающиеся призмы с квадратным сечением. В результате вращения первойпризмы некоторый участок солнечного изображения периодически перемещается в плоскостивходной щели. Вращение обеих призм согласовано, и если оно происходит достаточно быстро то,наблюдая в зрительную трубу вторую щель, мы увидим монохроматическое изображение Солнца.Спектры звезд - это их паспорта с описанием всех их физических свойств. По спектру звездыможно узнать ее светимость (а значит, и расстояние до нее), ее температуру, размер, химическийсостав ее атмосферы, как качественный, так и количественный, скорость ее движения впространстве, скорость ее вращения вокруг оси и даже то, нет ли вблизи нее другой, невидимойзвезды, вместе с которой она обращается вокруг их общего центра тяжести.В спектрах газовых туманностей имеются яркие эмиссионные линии, что доказывает газовуюприроду их свечения.

У наиболее ярких туманностей прослеживается и слабый непрерывныйспектр. (Википедия)39Билет 15 (версия 2)15.1. Понятие спектра.Спектр — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты илимассы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — распределениеэнергии электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.По характеру распределения значений физической величины спектры могут бытьдискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также представлять комбинацию(наложение) дискретных и непрерывных спектров.Примерами линейчатых спектров могут служить масс-спектры и спектры связанно-связанныхэлектронных переходов атома; примерами непрерывных спектров — спектр электромагнитногоизлучения нагретого твердого тела и спектр свободно-свободных электронных переходов атома;примерами комбинированных спектров — спектры излучения звёзд, где на сплошной спектрфотосферы накладываются хромосферные линии поглощения или большинство звуковыхспектров.Другим критерием типизации спектров служат физические процессы, лежащие в основе ихполучения.

Так, по типу взаимодействия излучения с материей, спектры делятся на эмиссионные(спектры излучения), адсорбционные (спектры поглощения) и спектры рассеивания.15.2. Условие образования непрерывного и эмиссионного спектра.Эмиссионный спектр — относительная интенсивность электромагнитного излучения объектаисследования по шкале частот.Обычно изучается излучение в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне отсильно нагретого вещества. Спектр излучения вещества представляют либо в видегоризонтальной цветовой полосы — результат расщепления света от объекта призмой — либо ввиде графика относительной интенсивности, либо в виде таблицы.Нагретое вещество излучает электромагнитные волны.

Спектр этого излучения на фонеспектра излучения абсолютно чёрного тела, при достаточной температуре, на определённыхчастотах имеет ярко выраженные увеличения интенсивности. Причина повышенияинтенсивности излучения — в электронах, находящихся в условиях квантования энергии. Такиеусловия возникают внутри атома, в молекулах и кристаллах. Возбуждённые электроны переходятиз состояния большей энергии в состояние меньшей энергии с испусканием фотона.

Разницаэнергий уровней определяет энергию испущенного фотона, и следовательно его частоту всоответствии с формулой: Ф = ℎ.Квантование на энергетические уровни зависит от магнитного поля, поэтому от него такжезависит спектр излучения. Кроме того, сдвиг частоты благодаря эффекту Доплера также приводитк изменению положений линий в спектре движущихся объектов.15.3. Эффект Доплера и его использование в астрономии.Эффект Доплера является неотъемлемой частью современных теорий о начале Вселенной(Большом взрыве и красном смещении).

Принцип получил многочисленные применения вастрономии для измерений скоростей движения звёзд вдоль луча зрения (приближения илиудаления от наблюдателя) и их вращения вокруг оси, параметров вращения планет, колец Сатурна(что позволило уточнить их структуру), турбулентных потоков в солнечной фотосфере,траекторий спутников, контроль за термоядерными реакциями, а затем и в самых разнообразныхобластях физики и техники. Широкое применение эффект Доплера получил в современной40медицине: на нём основано множество приборов ультразвуковой диагностики. Основные областиприменения в астрономии:1.

По смещению линий спектра определяют радиальную скорость движения звёзд, галактик идругих небесных тел. В астрономии принято называть радиальную скорость небесных светиллучевой скоростью. С помощью эффекта Доплера по спектру небесных определяется их лучеваяскорость. Изменение длин волн световых колебаний приводит к тому, что все спектральныелинии в спектре источника смещаются в сторону длинных волн, если лучевая скорость егонаправлена от наблюдателя (красное смещение), и в сторону коротких, если направление лучевойскорости — к наблюдателю (фиолетовое смещение). Если скорость источника мала по сравнениюсо скоростью света то в нерелятивистском приближении лучевая скорость равна скорости света,умноженной на изменение длины волны любой спектральной линии и делённой на длину волныэтой же линии в неподвижном источнике.2. По увеличению ширины линий спектра можно измерить температуру фотосферы звёзд.Уширение линий при повышении температуры обусловлено увеличением скорости хаотическоготеплового движения излучающих или поглощающих атомов в газе.15.4.

Принцип работы спектрографа, его основные элементы.Спектроскоп (спектрометр, спектрограф) — оптический прибор для визуальногонаблюдения спектра излучения.Спектральныеприборысфотографическойрегистрациейспектраобычноназывают спектрографами, а с фотоэлектрической— спектрометрами.В видимой области излучение Солнца имеетнепрерывный спектр, на фоне которого заметно несколько десятков тысяч темных линийпоглощения (рис. 123), называемых фраунгоферовыми по имени австрийского физикаФраунгофера, впервые описавшего эти линии в 1814 г.41Билет 1616.1.1. Солнце как звезда.