Урок 18 по Астрономии. 11 класс. Рабочая тетрадь. Галузо И. В.

Астрономия для 11-го класса
Предмет:	Астрономия
Класс:	11 класс
Автор учебника:	Галузо И. В.
Год издания:	2016
Издательство:
Кол-во заданий:
Кол-во упражнений:	30
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Спектральный анализ в Астрономии

Определения спектра излучения

• Дайте определения понятиям:

1. Спектр излучения – это графическое изображение соответствия различных длин волн и интенсивности излучаемого излучения.
2. Спектр поглощения – это графическое изображение соответствия различных длин волн и интенсивности поглощаемого излучения.
3. Спектральный анализ – это метод изучения материалов или процессов путем детального изучения зависимости их характеристик от частоты.
4. Спектрограмма – это графическое представление зависимости интенсивности излучения от длины волны.

• Закончите предложения:

1. Непрерывный (сплошной) спектр испускают идеальные источники теплового излучения.
2. Линейный спектр образуется при рассеянии излучения на неравномерных препятствиях.
3. Спектральными линиями называют пульсации интенсивности излучения на определенных длинах волн.

• Вычеркните неправильные утверждения о применении спектрального анализа в астрономии:

1. а) по спектру можно определить температуру звезды;
2. 6) по спектру можно определить химический состав звезды;
3. в) по спектру можно определить характер рельефа поверхности планеты;
4. г) по спектру можно определить звездную величину и светимость звезды.

• Перед тем как отправиться в космос, свет фотосферы звезды должен пройти через ее атмосферу. Какая из этих областей образует непрерывный спектр и спектр поглощения?

Непрерывный спектр образуется в фотосфере звезды, а спектр поглощения образуется в атмосфере звезды.

Закон смещения Вина

• Вставьте пропущенные слова и закончите предложения.

Закон смещения Вина записывается в виде формулы:

$\lambda =\lambda _{0}(1+z)$, где λ0 - длина волны на наблюдаемых в момент наблюдения спектральных линий z - это смещение длины волны, которое дает информацию о скорости движения излучателя или объекта наблюдения.

Закон Вина можно применять не только для оптического диапазона электромагнитного излучения, но и для других диапазонов, таких как радио, ультрафиолет и гамма.

Основная разница между законом Вина и другими законами заключается в том, что закон Вина основан на изменении цвета излучения для оценки скорости движения источника излучения. В других законах скорость измеряется посредством изменения интенсивности излучения.

Закон Стефана-Больцмана

Мощность излучения абсолютно чёрного тела определяется законом Стефана - Больцмана, который записывается следующим образом:

$P=\sigma T^{4}$, где буквами обозначены следующие понятия:

1. P – мощность излучения абсолютно чёрного тела;
2. σ – постоянная Стефана-Больцмана;
3. T – температура тела.

Эффект Доплера

При движении источника излучения относительно объекта, возникает эффект Доплера. Сущность эффекта состоит в следующем: при движении источника излучения относительно объекта происходит изменение периода излучаемых волн.

Лучевая скорость

Лучевой скоростью называют скорость, с которой происходит распространение малых частиц в пространстве, например, электроны, нейтроны или кванты света.

Лучевая скорость связана со сдвигом спектральных линий формулой: $\lambda '={\frac {\lambda }{1+{\frac {v}{c}}}}$, где λ' - длина волны луча после сдвига, λ - длина волны луча до сдвига, v - лучевая скорость и c - скорость света.

Расчёт скорости звёзд

Внимание, решение нижеследующих заданий требует проверки Необходимо проверить расчёты решения и при необходимости исправить их! Вопросы, комментарии можно оставить на странице обсуждения. {{{описание3}}}

• Линия водорода с длиной волны λ=434 нм на спектрограмме звезды оказалась λ1 = 433,12 нм. К нам или от нас движется звезда и с какой скоростью?

Звезда движется от нас, и скорость звезды равна примерно 5,5 км/с. Это можно установить, рассчитав разницу между длиной волны водорода λ=434 нм и длиной волны на спектрограмме звезды λ1 = 433,12 нм. Для этого нужно рассчитать разницу в частотах, а затем перевести их в скорость света:

$f={\frac {c}{\lambda }}={\frac {300000000}{(434\cdot 10^{-9})}}=$6901845.7 Гц

$f_{1}={\frac {c}{\lambda _{1}}}={\frac {300000000}{(433,12\cdot 10^{-9})}}=$ 6901845.7 Гц

$\Delta f=f_{1}-f=$ 127144.9 Гц

$v=c\cdot \Delta f={\frac {300000000\cdot 127144.9}{10^{9}}}=$ 5,5 км/с

В спектре звезды линия, соответствующая длине волны λ = 5,3 x 10^-4 мм, смещена к фиолетовому концу спектра на \Delta λ = 5,3 x 10^-8 мм. Определите лучевую скорость звезды.

Лучевую скорость звезды можно рассчитать по формуле доплеровского сдвига:

$Vr={\frac {c\cdot \Delta \lambda }{\lambda }}$

где c — скорость света, λ — исходная длина волны.

Следовательно, $Vr={\frac {3\cdot 10^{8}\cdot 5.3\cdot 10^{-8}}{5.3\cdot 10^{-4}}}=2.61\cdot 10^{5}{\text{ m/s}}$

Это эквивалентно 2610 км/с.