Спектральнi наземнi дослiдження

Реферат:

План

Вступ

Висновок

Лiтература

Вступ

Розглянемо основнi типи спектральних приладiв, вживаних в астрономii. Вперше спектри зiрок i планет почав спостерiгати в минулому столiттi iталiйський астроном Секки. Потiм його роботами спектральним аналiзом зайнялися багато астрономiв. Спочатку використовувалися вiзуальний спектроскоп, потiм спектри почали фотографувати, а зараз застосовуються також i фотоелектричний запис спектру. Спектральнi прилади з фотографiчною реiстрацiiю спектру зазвичай називають спектрографами, а з фотоелектричною тАУ спектрометрами.

На малюнку дана оптична схема призматичного спектрографа. Перед призмою знаходяться щiлина i об'iктив, якi утворюють колiматор. Колiматор посилаi на призму паралельний пучок променiв. Коефiцiiнт заломлення матерiалу призми залежить вiд довжини хвилi. Тому пiсля призми паралельнi пучки, вiдповiднi рiзним довжинам хвиль, розходяться пiд рiзними кутами i другий об'iктив (камера) даi у фокальнiй плоскостi спектр, який фотографуiться. Якщо у фокальнiй площинi камери поставити другу щiлину, то спектрограф перетворитися на монохроматор. Перемiщаючи другу щiлину по спектру або повертаючи призму, можна видiляти окремi бiльш менш вузькi дiлянки спектру. Якщо тепер за вихiдною щiлиною монохроматора помiстити фотоелектричний приймач, то вийде спектрометр.

Спектральнi наземнi дослiдження

В даний час поряд з призматичними спектрографами i спектрометрами широко застосовуються i дифракцiйнi. У цих приладах замiсть призми диспергирующим (тобто розкладаючим на спектр) елементом i дифракцiйнi грати. Найчастiше використовуiться вiдбивнi грати.

Вiдбивнi грати i алюминированое дзеркалом, на якому нанесенi паралельнi штрихи. Вiдстань мiж штрихами i iх глибина порiвняннi з довгоi хвилi. Наприклад, дифракцiйнi грати, що працюють у видимiй областi спектру, часто робляться з вiдстанню мiж штрихами 1,66 мк (600 штрихiв на 1 мм). Штрихи мають бути прямими i паралельними один одному по всiй поверхнi грат, i вiдстань мiж ними повинна зберiгатися постiйним з дуже високою точнiстю. Виготовлення дифракцiйних грат, тому i найбiльш важким з оптичних виробництв.

Отримуючи спектр за допомогою призми, ми користуiмося явищем заломлення свiтла на кордонi двох середи. Дii дифракцiйних грат засновано на явищi iншого типатАУ дифракцiя i iнтерференцiя свiтла. Вiдмiтимо що вона даi, у вiдмiнностi вiд призми, не один, а декiлька спектрiв. Це приводить до певних втрат свiтла в порiвняннi з призмою. В результатi вживання дифракцiйних грат в астрономii довгий час обмежувалося дослiдженнями Сонця. Вказаний недолiк був усунений американським оптиком Вудом. Вiн запропонував додавати штрихам грат певний профiль, такий, що велика частка енергii концентруiться в одному спектрi, тодi як останнi виявляються сильно ослабленими. Такi грати називаються направленими|спрямованими| або эшелеттами.

Основною характеристикою спектрального приладу i спектральна вирiшуюча сила

ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (12)

де (( - мiнiмальний промiжок мiж двома близькими лiнiями, при якому вони реiструються як роздiльнi. Чим бiльше вирiшуюча сила, тим бiльше детально може бути дослiджений спектр i тим бiльше iнформацii про властивостi випромiнюючого об'iкту може бути в результатi отримане|. Спектральнi апарати з направленими дифракцiйними гратами, за iнших рiвних умов, можуть забезпечити вищу вирiшуючу силу, нiж призматичнi.

РЖншою важливою характеристикою спектральних апаратiв i кутова дисперсiя

ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (13)

Де ( - кут мiж паралельними пучками, що минули диспергирующий елемент i що розрiзняються по довжинi хвилi на)

Величина

ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (14)

Де f тАУ фокусна вiдстань камери, називаiться лiнiйною дисперсiiю, яка виражаi масштаб спектру у фокальнiй плоскостi камери i позначаiться або в мiлiметрах на ангстремi, або (для малих дисперсiiю) в ангстремах на мiлiметр. Так, дисперсiя спектрографа 250 A/мм, означаi, що один мiлiметр на спектрограмi вiдповiдаi iнтервалу довжин хвиль Dl=250A

Особливостi оптичноi схеми i конструкцii астрономiчних спектральних приладiв сильно залежать вiд конкретного характеру завдань, для яких вони призначенi. Спектрографи, побудованi для отримання зоряних спектрiв (зорянi спектрографи), помiтно вiдрiзняються вiд небулярных, з якими дослiджуються спектри туманностей. Сонячнi спектрографи теж мають своi особливостi. Реальна вирiшуюча сила астрономiчних приладiв залежить вiд властивостей об'iкту. Якщо об'iкт слабкий, тобто вiд нього приходить дуже мало свiтло, то його спектр не можна дослiджувати дуже детально, оскiльки iз збiльшенням вирiшуючоi сили кiлькiсть енергii, що приходить на кожен вирiшуваний елемент спектру, зменшуiться. Тому найвищу вирiшуючу силу мають, природно, сонячнi спектральнi прилади. Бiля великих сонячних спектрографiв вона досягаi 106. лiнiйна дисперсiя цих приладiв досягаi 10 мм/A (0,1 A/мм).

При дослiдженнi найбiльш слабких об'iктiв доводиться обмежуватися вирiшуючою силою порядка 100 або навiть 10 i дисперсiями ~1000 A/мм. Наприклад, спектри слабких зiрок виходять за допомогою об'iктивноi призми, яка i простим астрономiчним спектральним приладом. Об'iктивна призма ставитися прямо перед об'iктивом телескопа, i в результатi зображення зiрок розтягуються в спектр. Камерою служить сам телескоп, а колiматор не потрiбний, оскiльки свiтло вiд зiрки приходить у виглядi паралельного пучка. Така конструкцiя робить мiнiмальними втрати свiтла iз-за поглинання в приладi. На малюнку приведена фотографiя зоряного поля, отримана з об'iктивною призмою.

Грубе уявлення про спектральний склад випромiнювання можна отримати за допомогою свiтлофiльтрiв. У фотографiчнiй i вiзуальнiй областях спектру часто застосовують свiтлофiльтри iз забарвленого скла. На малюнку приведенi кривi, що показують залежнiсть пропускання вiд довжини хвилi для деяких свiтлофiльтрiв, комбiнуючи якi з тим або iншим приймачем, можна видiлити дiлянки не вже декiлькох сотень ангстрема. У свiтлофiльтрах iз забарвленого скла використовуiться залежнiсть поглинання (абсорбцiя) свiтла вiд довжини хвилi. Свiтлофiльтри цього типа називаються абсорбцiiю. Вiдомi свiтлофiльтри, в яких видiлення вузькоi дiлянки спектру засноване на iнтерференцii свiтла. Вони називаються iнтерференцiйними i можуть бути зробленi досить узкополосними, дозволяють видiляти дiлянки спектру шириною в декiлька десяткiв ангстрема. Ще вужчi дiлянки спектру (шириною близько 1 ангстрема) дозволяють видiляти интерференцiоннополяризацiйнi свiтлофiльтри.

Висновок

За допомогою узкополосних свiтлофiльтрiв можна отримати зображення об'iкту в якiй-небудь цiкавiй дiлянцi спектру, наприклад, сфотографувати сонячну хромосферу в променях H (червона лiнiя в бальмеровской серii спектру водню), сонячну корону в зеленiй i червонiй лiнiях, газовi туманностi в емiсiйних лiнiях.

Для сонячних дослiджень розробленi прилади, якi дозволяють отримати монохроматичнi зображення в будь-якiй довжинi хвилi. Це тАУ спектрогелiограф i спектрогелiоскоп. Спектрогелiографом i монохроматор, за вихiдною щiлиною якого знаходиться фотографiчна касета. Касета рухаiться з постiйною швидкiстю в напрямi, перпендикулярному вихiднiй щiлинi, i з такою ж швидкiстю в плоскостi вихiдноi щiлини перемiщаiться зображення Сонця. Легко зрозумiти, що в цьому випадку на фотографiчнiй пластинцi вийде зображення Сонця в заданiй довжинi хвилi, зване спектрограмою. У спектрогелiоскопi, перед вихiдною щiлиною i пiсля вихiдноi щiлини встановлюються призми, що обертаються, з квадратним перетином. В результатi обертання першоi призми деяка дiлянка сонячного зображення перiодично перемiщаiться в плоскостi вхiдноi щiлини. Обертання обох призм погоджено i якщо воно вiдбуваiться досить швидко, то, спостерiгаючи в зорову трубу другу щiлину, ми бачимо монохроматичне зображення Сонця.

Лiтература

Дагаiв М.М., Чаругин С.М. Астрофiзика. - М.: Освiта, 1988.

Кабардiн О.Ф. Фiзика. тАУ М.: Освiта, 1988.

Рябов Ю.А. Рух небесних тiл. тАУ М.: Наука, 1988.

Симоненко А.Н. Астероiди або тернистi шляхи дослiджень. тАУ М.: Наука, 1985.

Вместе с этим смотрят:

Aerospace industry in the Russian province

РЖсторiя ракетобудування Украiни

Авиационно-космические отрасли в российской провинции

Аналiз гiпотез виникнення Землi i Сонячноi системи

Антропний принцип у Всесвiтi