Спектральные свойства излучения. - Лекция, раздел Науковедение, Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. по курсу «Естественнонаучная картина мира» Всякое Нагретое Тело Излучает. При Температуре Ниже 1000˚к Это Радиоизлу...
Всякое нагретое тело излучает. При температуре ниже 1000˚К это радиоизлучение и инфракрасное излучение. Чем выше температура, тем короче длина волны излучения. Наиболее простой вид имеет излучение так называемого черного тела. Оно должно быть предельно изолировано от окружающей среды и после достижения им теплового равновесия, оно начинает излучать строго в соответствии с его температурой по формуле Планка.
Где h=6,63*10-27 Эрг*с; 6,63*10-27 дж*с; -Постоянная Планка; к=1,38*10-16 эрг/град =1,38*10-23 Дж./K – постоянная Больцмана; с=3,00*1010 См/сек =3,00*108 M/c –Скорость света в вакууме. Это значения мировых констант в системах СГС и СИ.
Максимум излучения планковских кривых имеет местоλmax=0,0029/T – это закон смещения Вина. Мощность излучения черного тела сильно зависит от температуры по закону Стефана-Больцмана. 
где σ=5.67*10-8 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана-Больцмана
Рис. 27Кривые излучения Планка. По оси Х дл.волны от1000 до 11000А (0,1 до 1,0 мкм) по оси У энергия излучения в относительных единицах. Над графиками температура.
Спектральные линии
Расположение спектральных линий химических элементов таблицы Менделеева определяется зарядом ядра и числом внешних валентных электронов. Каждый переход электрона в новое состояние вызывает излучение или поглощение кванта с энергией равной разности энергий этих состояний. В спектрах большинства астрономических объектов наблюдаются линии водорода, как самого распространенного элемента. Несмотря на простое устройство атома водорода, он дает несколько серий линий излучения и поглощения.
Счет состояний начинается из основного состояния атома, соответствующего минимальной энергии. У водорода главная серия Лаймана в ультрафиолетовой области начинается с λ=912А, затем Lα=1216A, Lβ=1026А и т.д. Линии серии Бальмера расположены в видимой области спектра и соответствуют переходу со второго уровня на вышележащие: Нα=6353А, Нр=4861А, Нγ=4340А и т.д.Далее следуют серии Пашена и Брэккета. Еще одна знаменитая линия в радиодиапазоне λ=21 см связана с изменением спина электрона. В этом возбужденном состоянии атом может находиться не доли микросекунд, а 11 млн. лет. Это метастабильное состояние и линия называется запрещенной. Многие из запрещенных линий не удавалось воспроизвести в земных условиях, когда требовались температуры в миллионы градусов, большие давления и огромные скорости движения частиц.
Рис.28 Спектр Солнца и спектры сравнения для водорода, гелия и натрия.
На рис 6 представлен спектр солнца и спектры сравнения водорода, гелия, натрия и ионизованного водорода снятые на одном спектрографе. По ним легко находить линии этих химических элементов в спектре солнца.
В спектрах горячих звезд наблюдаются линии гелия: D3 =5876А, D2 =5890А, D1=5896А. Очень интенсивными бывают линии ионизованного кальция: Н=3968А и К=3934А. Спектральным линиям свойственно расщепление в магнитном поле, сдвиг из-за эффекта Доплера и расширение профиля линии, что позволяет изучать химический состав, плотность, радиальную скорость, температуру, давление и магнитные поля на звездах и галактиках удаленных на миллионы световых лет.
Все темы данного раздела:
Определения и термины для научных методов
Концепция от латинского (conception) –система принципов, взглядов, понимания процессов и явлений окружающего мира.
- единый определяющий замысел, ведущая мысль художествен
Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле
Около трех миллионов лет назад наш предок научился делать простейшие орудия быта из камня, кости и дерева и получил титул человек умелый. Начинается формирование культового, мифического мировоззрен
Древнегреческая натурфилософия
Несомненной заслугой древнегреческих ученых является их прорыв в абстрактное мышление, философию, формулировку общих законов природы. Они стремились вывести частные случаи из общих законов и филосо
Естествознание в период с 1-го до 15-го века. Эпоха возрождения, становление современных научных методов, открытия в естествознании в15-17 веках.
В период с 1-го по 15-й век не было сделано выдающихся научных открытий в естествознании. Это была эпоха многовекового застоя в развитии естествознания. Но развитие новых технологий в сельском хозя
Математика - наука исследующая количественные, логические, функциональные, геометрические (топологические) свойства окружающего мира.
Математика не придумывает законы, хитроумные формулы, функции и фигуры, их создает сама Природа! Математика только пытается их описать понятным для человека образом! Язык математики включае
Т А Б Л И Ц А 1
Название
системы
Знаки
1-го разряда
Значение чисел 2-го разряда
Значение чисел 3-го разряда
Запись числа 21
Формулы для дифференцирования и интегрирования.
Производная суммы разности двух функций (f1(x) +-f2(x))’ = f1’(x) +-f2’(x)
- произведения (f1(x) * f2(x))’ = f1’(x) * f2(x) + f1(x) * f2’(x))
-
Движение тела по окружности.
w- Угловая скорость вращающегося тела; радиан / сек
b -Угловое положение вращающегося тела; радианы или градусы относительно оси. Радиан это угол под которым видна
Переход к новой системы координат, движущейся по оси Х со скоростью V
Преобразование Галилея
Х1 = X – V*t
Y1 = Y
Z1 = Z
t1=t
Преобразование Лоренца
X1 = X –V*t /
Дифференциальная форма формул Ньютона
Мгновенные значения. V =lim DS /Dt ( при Dt®0) = dS/dt;
a = dV/dt = dS/dt
Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.
Течение жидкости. Идеальной называется жидкость, не имеющая вязкости. В результате частицы жидкости не связаны и ведут себя свободно. Устанавливается стационарное течение, когда через русло
ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА.
Нестационарное или турбулентное движение жидкости, когда в одинаковый промежуток времени через сечения S1 и S2 по линии тока проходит неодинаковое количество (объем) о
Давление искривленной поверхности жидкости, капилляры.
Р Р
1 2
Поверхность жидкости похожа на натянутую пленку и старается распрямиться
Колебания. волны, звук
Колебательным движением (колебанием) называется процесс, при котором система, многократно отклоняется от своего положения равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Если возврат происходит ч
Сложение перпендикулярных колебаний с одной частотой.
Результирующее уравнение сложения.
Стоячие волны
Частный случай сложения двух когерентных волн движущих на встречу друг другу по оси у. X1=Asin(wt-2πy/λ) X2=Asin(wt+2πy/λ) X=X1+X2
Принцип Френеля.
Волну, приходящую в любую точку F от первичного источника S можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн, приходящих в эту точку от множества вторичных источников ∆Si некото
Закон Вебера-Фехнера.
Экспериментально установлено, что прирост ощущения пропорционален логарифму отношений энергий двух сравниваемых раздражителей. Это можно записать формулой L-L0=k lg(I/I0), где
Теплофизика и термодинамика
обозначения.Т –температура по шкале Кельвина в градусах; Т =0 = -273 град по Цельсию
P-Даление, паскаль, атм.; V- Обьем, куб. метр (м
Тепловое расширение твердых тел
При нагревании твердого тела усиливается тепловое движение его частиц и среднее расстояние между ними возрастает, что и вызывает его тепловое расширение.
Формула линейного расширения
Это и есть уравнение теплопроводности Фурье.
Количество теплоты, передаваемое через площадку ∆S, перпендикулярную тепловому потоку, пропорционально площади площадки, градиенту температуры и времени теплообмена.
Коэффициент тепл
Уравнение переноса или диффузии газа
Если в газовой среде имеется неоднородность плотности - dр/dx, то через площадку - ds будет протекать поток молекул от более плотной области к менее плотной –dm/dt. Этот перенос молекул наз
Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа
Связь между скоростью движения и давлением газа. Следует из элементарных соображений. При упругом ударе о стенку импульс силы будет равен удвоенному произведению ∆f • Δt = mV - (
Циклы Карно, тепловые машины
Работа газа при расширении
Р
Материя существует в виде вещества и физических, энергетических полей.
Химические свойства вещества – состав, строение, свойства, способы получения и применения.
Химические реакции - образование новых веществ, закономерности
Органическая химия
Органические вещества это соединения углерода. К неорганическим относятся оксиды углерода, угольная кислота, карбонаты, гидрокарбонаты и карбиды. Все остальные органические вещества, которых насчит
Электромагнитное излучение и его измерение.
Вся основная информация об астрономических объектах, оптических системах, источников и приемников излучений получена путем регистрации и анализа электромагнитного излучения. Одна из важнейших харак
Эффект Доплера
Сдвиг спектральной линии равен:
где - радиальная скорость по лучу зрения,
Структурные составляющие мира - МИКРОМИР, МАКРОМИР, МЕГАМИР.
МИКРОМИР – Мир элементарных частиц, фотонов (квантов), атомов, атомных ядер и других микрообъектов, где властвуют законы квантовой механики, атомной и ядерной физики, теории электромагнитных излуче
Свойства и значение информации
ИНФОРМАЦИЯ является фундаментальной составляющей окружающего мира, как четыре основных составляющих - ПРОСТРАНСТВО, МАТЕРИЯ, ЭНЕРГИЯ и ВРЕМЯ. Из множества известны
При субсветовых скоростях и в квантовой механике, где возможно взаимопревращения материи и энергии, сохраняется материя и энергия в их взаимосвязи.
E = m *C-энергия аннигиляции массы m ( формула Эйнштейна)
m = mo /
Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
Для определения положения светила на небосводе достаточно 2 условных координат. Это направление на светило по сторонам света - азимут и высота светила над горизонтом. Для визуальных наблюдений удоб
Измерения времени, календарь
Координаты всех светил меняются с течением времени. Высокая точность наведения на светила современных телескопов требует отсчета времени с точностью до 0.1 секунды в течении нескольких лет. Еще бол
Наша звезда Солнце.
Среднее расстояние от Земли 149599300 км. радиус по фотосфере 696 000 км. Угловой средний радиус R = 960”, на диски солнца 1» = 725,3 км, средний параллакс 8”79. Расстояние от центра Гал
Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.
В зоне от 0 до 0.2 R идут ядерные реакции. При температуре 15 млн. градусов средняя скорость протонов достигает сотни километров в секунду. Сталкиваясь с фотонами атомы водорода теряют электронную
Планеты солнечной системы
Солнечная система состоит из 9 планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Размеры радиусов орбит в астрономических единицах 0,387 – Меркурий, Венера – 0,723, Земл
Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.
После установления механической картины мира Ньютона, появились гипотезы Канта, Лапласа, Джинса образования Солнечной системы из газопылевого облака. До них элементы этих гипотез высказывал Декарт,
Образование Вселенной, элементы космологии.
Космология изучает физическую природу, строение и эволюцию Вселенной как целого, опираясь на данные астрономических наблюдений. Опирается она на самые общие законы физики и других наук. Важнейшим я
Горячая Вселенная.
В 1965 года при отладке радиотелескопа было обнаружено фоновое радиоизлучение во всех направлениях. Исследования показали, что распределение энергии по длинам волн соответствует температуре 2,73&or
Адронная эра
Время, сек. : 10-43с – 10-35с; Температура, ºΚ : 1032; Плотность, г/см3: 1094;
10-35с; 1028; 107
Генетика, генетический код, одноклеточные организмы
Генетика – наука о воспроизведении живых существ, наследственности и изменчивости, о генотипах живых существ. Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирован
Законы биологии и их возможные применения
Благодаря трудам пред идущих биологов и своим многолетним исследованиям Ч. Дарвин открыл законы эволюции живых существ. Эволюция определяется наследственностью, изменчивостью ( мутации гено
Образование Земли и ее строение
Историю Земли мы рассмотрим используя фундаментальную работу академика Монина А.С. ( Книга «История Земли, А.С. Монин, Ленинград, изд. «Наука» 1971), внесшего большой вклад в изучение нашей
Происхождение и эволюция человека
Существуют три гипотезы происхождения человека: божественное сотворение – креационизм, космическое происхождение или панспермия и естественное эволюционное развитие. Первая не имеет научного обосно
Особенности системного анализа социально-экономических систем (СЭС) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений
Ниже мы рассматриваем в основном социально-экономические системы. Они обладают следующими характеристиками:
1.Сложная многоуровенная, структура системы большое разнообрази
Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений
Современные компьютеры пока не могут решать многие задачи с неопределенными условиями и творческие задачи. Как отмечено выше, многие задачи управления СЭС являются творческими, или задачами с неопр
Законы кибернетики и их следствия важные для выживания человека и человечества.
1. Закон единства верного(оптимального) ответа или решения. Каждая задача, проблема, вопрос имеют только одно верное или оптимальное решение, в данных конкретных условиях. Обычно в
Синергетика и традиционное научное мышление
Синергетика - наука о самоорганизации и самоорганизующихся системах.Такие системы обладают новыми свойствами не присущими объектам изучения традиционных наук. Синергетика рассматри
Информационное управление человеком и общественной системой
Мышление и поведение современного человека часто определяется законами синергетики. В последнее время методы информационного управления общественными системами и отдельным человеком стали активно п
Методы информационного управления и информационной войны
Теория информационного управления находится в зачаточном состоянии, и мы не можем дать четкую научную классификацию и обоснование используемых методов, ограничимся их описанием. Эти методы позволяю
Социальная эволюция Человечества от каменного века до социализма
Переход от использования найденных предметов к изготовлению орудий для обеспечения жизненных потребностей, это рубеж между обезьяной и человеком. Все условия материальной и духовной жизни прошедших
Научные прогнозы будущего, учение В.И. Вернадского о ноосфере.
Первым научным прогнозом развития общества следует считать марксизм, его учение о социализме и коммунизме. Вероятно, предсказательная сила этого учения к настоящему времени исчерпана, а продолжения
Новости и инфо для студентов