РАЗКАЗИТЕ НА СВЕТЛИНАТА

Презентация по темата: "РАЗКАЗИТЕ НА СВЕТЛИНАТА"— Препис на презентация:

1 РАЗКАЗИТЕ НА СВЕТЛИНАТА
Софийски фестивал на науката Институт по астрономия с НАО, БАН Пенчо Маркишки Май 2019 г.

2 Първият спектър, който човекът е видял в дълбока древност

3 Що е видим спектър:

4

5 Важни моменти от историята на спектроскопията
1666 – 1671 г. – Исак Нютон прави и описва своя опит с дисперсия на бяла светлина през триъгълна призма (Newton's Experimentum Crucis). 1802 г. – Уйлям Хайд Уоластон наблюдава 7 тъмни линии в спектъра, при опитите си да види с просто око ултравиолетовата светлина след разлагане на бяла светлина с призма. 1814 г. – Йозеф Фраунхофер наблюдава стотици тъмни линии в слънчевия спектър, наречени по-късно “Фраунхоферови линии”. 1842 г. – Кристиян Доплер предлага обяснение на ефекта, наречен после на негово име. 1858 г. – Густав Кирхов и Робърт Бунзен откриват, че хим. елементи и съединения имат уникални спектри и също – аналогията в разположението на тъмните и светлите линии съответно в абсорбционните и в емисионните спектри. 1863 – 1868 г. – Уйлям Хъгинс заснема спектри на Сириус и Капела, макар и с лошо качество. По-късно открива отмествания на спектралните линии в спектъра на звездата Капела и правилно ги тълкува като Доплеров ефект. 1910 – 1920 г. – Весто Мелвил Слифър наблюдава червено отместване на спектр. линии на някои мъглявини, които по-късно са определени като галактики (след “Големия диспут”).

6 Важни моменти от историята на спектроскопията
1920 г. – анализиран е съставът на атмосферата на Венера по спектъра на отразената от нея светлина. 1919 – 1922 г. – Едуин Хъбъл и Милтън Хюмасън наблюдават червени отмествания в спектрите на някои галактики и стигат до идеята за разширяваща се вселена. 1886 г. – Анджело Секи използва обективна призма за снимане на звездни спектри. Той заснема спектрите на Плеядите и по подобието в тях разбира, че звездите в купа имат общ произход и еднаква възраст. Въвежда класификация на звездите по спектрални типове. 1913 г. – Нилс Бор предлага квантов модел на водородния атом, в който електронът може да обикаля ядрото по точно определени стабилни орбити според своята енергия (енергетични нива). Атомът излъчва фотон, когато електронът прескача от орбита с по-висока енергия към по-ниска орбита. Моделът на Бор обяснява добре разпределението на линиите във водородния спектър, описано от Йохан Балмер през 1885 г. за видимата част на спектъра, от Теодор Лайман през 1906 г. за ултравиолетовата област и от Фридрих Пашен през 1908 г. за инфрачервената област.

7 Дисперсия – общи понятия Дисперсия през триъгълна призма:

8 Дисперсия – общи понятия: Newton's Experimentum Crucis, 1666 – 1671 г.

9 Дисперсия – общи понятия
Дисперсия през триъгълна призма (пример със CD-диск)

10 Дисперсия с прозрачна дифракционна решетка – принцип на действие на решетката.

11 Оптимизация на диф. решетка: в коя посока, в кой порядък и за коя λ се концентрира най-голям % светлинна енергия (т.е. къде спектърът е най-ярък).

12 Типове спектри Според произхода си: Според вида си:
Спектър на излъчване (емисионен) Спектър на поглъщане (абсорбционен) Според вида си: Непрекъснат Линеен Ивичен

13 Емисионен спектър на водорода:

14 Емисионен спектър на хелия:

15 Емисионен спектър на азота:

16 Емисионен спектър на неона:

17 Емисионен спектър на живака:

18 Емисионен спектър на аргона:

19 Емисионен и абсорбционен спектър на натрия, абсорбционни спектри на Сириус, на Слънцето и на Бетелгейзе: Натриев дублет (D) с λ за неговата среда = nm.

20 Δλ / λ = c * v Отместване на спектралните линии от обичайните им места
– признак за движение на обекта по зрителния лъч (Доплеров ефект) Спектър за сравнение (калибровъчен) Спектър на обекта с отместване на линиите (в случая – червено отместване) Δλ / λ = c * v Δλ – наблюдавано отместване на линия с дължина λ; c – светлинна скорост; v – скорост на обекта спрямо наблюдателя.

21 Спектър за сравнение (калибровъчен спектър) получен от ториево-аргонова лампа в лабораторни условия – района около линията Hα Целият спектър на тази лампа може да се види на

22 Линиите на калция H и К във виолетовия край на слънчевия спектър и наблюдаваното от Хюмасън и Хъбъл отместване на същите тези линии в спектрите на различно отдалечени галактики

23 Схеми на призмов (a) и на решетъчен (b) класически спектрограф

24 2 m Ричи-Кретиен-Куде (РКК или RCC) телескоп в НАО-Рожен

25 Двата фокуса на 2-m RCC-телескоп в НАО: Куде (Coude) – вляво и Ричи-Кретиен (RC) – вдясно:

26 Процепния (входен) блок на Куде-спектрографа

27 Огледален процеп с регулируем а ширина – класическо решение

28 Схема на класически решетъчен спектрограф с огледален външноосов (off-axis) колиматор и с микрометрично устройство за настройка на работния ъгъл на решетката (Куде-спектрограф на 2m RCC-телескоп в НАО)

29 Анализ на получените спектри – примери със спектри, заснети с Куде-спектрографът на 2-м телескоп в НАО-Рожен

30 Методът „Обективна призма“ – най-лесен за реализация

31 Самоделно монтирана обективна призма пред нормален фотообектив Takumar 50/1.4.

32 Обективната призма на 50/70 см Шмит телескоп на НАО Рожен

33 Спектри на нощните градски светлини (снимка 1996 г., гр. В. Преслав)
Методът „Обективна призма“ Спектри на нощните градски светлини (снимка 1996 г., гр. В. Преслав)

34 Методът „Обективна призма“
Увеличени части от предната снимка с линии от спектрите на живачни улични осветители

35 Методът „Обективна призма“
Многоцветни изображения на живачна улична лампа, съответстващи на ярките линии в спектъра на живака (Hg). Снимка с телеобектив и с монтирана пред него призма с апекс 45о от BK4

36 Методът „Обективна призма“ Спектри на линейни мълнии

37 Принцип на заснемане на звездни спектри с неподвижен фотоа-парат

38 Обикновена снимка на Орион и спектри на по-ярките звезди в съзвездието, заснети с обективна призма с апекс 45о монтирана пред фотообектив с f = 50 mm и f/4. Снимки: авторът, 1986 г.

39 Обикновена снимка и спектър на мъглявината М42 в Орион, заснет с призма с апекс 45о от стъкло BK4, монтирана пред телеобектив с f = 300 mm, f/4.5