Newton k

1
Newton kísérletei a fehér fénnyel
2
Az infravörös sugárzás felfedezése
1781 Herschel felfedezi az Uránuszt
1800 Felfedezi az infravörös sugárzást
Sir William Herschel (1738 1822)
3
Az UV sugárzás felfedezése
1801
UV
Johann Wilhelm Ritter (1776 1810)
AgCl Ag Cl
fehér
fekete
4
A fény, mint elektromágneses sugárzás
frekvencia, n Hz (1 Hz 1 1/s)
Elektromos térero iránya és nagysága (vektora)
Mágneses térero iránya és nagysága (vektora)
Terjedési sebesség (fénysebesség vákuumban) c
299 792 458 m / s
hullámhossz, l m
James Clerk Maxwell (1831 1879)
l c / n
5
A rádióhullámok felfedezése
1888
Heinrich Hertz (1847 1894)
6
A Röntgen-sugárzás felfedezése
1895
Wilhelm Conrad Röntgen (1845 1923)
1901 fizikai Nobel-díj
7
A fény, mint elektromágneses sugárzás
8
A fotoelektromos jelenség
Egy adott hullámhossz felett (frekvencia alatt)
függetlenül a fény intenzitásától nem lép
ki elektron!
9
A fény részecskéi, a fotonok
fotonok
kilépo elektronok
Albert Einstein (1879 1955)
Max Planck (1858 1947) Nobel-díj 1918
nátrium
fotonok a fény részecskéi egy foton
energiája E hn n fény frekvenciája h
Planck-állandó h 6,626?10-34 Js
hn W Ekinetikus
W kilépési munka
Ekinetikus kilépo elektronok kinetikus energiája
pl. lvörös 650 nm, Evörös foton 2 ?10-19 J
10
A fény
Kettostermészet
1924 minden anyagra
Louis-Victor de Broglie (1892 1987)
11
A fény tulajdonságai
spektrálisan monokromatikus vonalas atomi
(molekuláris) gázok emissziója (sávos
fluoreszkáló oldatok) fehér
feketest-sugárzók
Feketetest-sugárzás
Wien-törvénye lmax b/T b 2,897 7685(51) 103
m K
12
A csillagok mint feketetest- sugárzók
13
A fény energiája és intenzitása
A foton (és a gerjesztés) energiája, lehetséges
mértékegységek
1 cm1 1,1962658280823102 kJ / mol 1 eV
96,485310786701 kJ / mol 1 kcal / mol
4,1839970677758 kJ / mol 1 MHz
3,9903132126102107 kJ / mol 1 Eh (Hatree)
2625,5 kJ / mol egyéb erg, J, cal, kWh, ,
nm, h,
A fény(impulzus) energiája a fénynyalábban levo
fotonok energiájának összege (a teljes spektrumra)
A fénynyaláb teljesítménye J /s (W)
A fénynyaláb intenzitása
Fluxus (felületi teljesítmény) W/m2,
monokromatikus fényre foton/s
m2 (Luminozitás 1 cd (candela) 1/683 W /
térszög _at_ 555 nm)
14
Sötét vonalak a Nap színképében
Joseph von Fraunhofer (1787 1826)
514 vonal a napfény spektrumában Fraunhofer-vonala
k 1814
William Hyde Wollaston (1766 1828) vonalak a
napfény spektrumában 1802
15
A színes lángok színképe vonalas
Sir John Frederick William Herschel (1792 1871)
William Henry Fox Talbot (1800 1877)
A vonalak helyét a lángba bekevert anyagok
határozzák meg!
16
A színképelemzés
Gustav Kirchhoff (18241887)
Robert W. Bunsen (18111899)
17
A fény és az anyag kölcsönhatása
18
A fény és az anyag kölcsönhatása
E2
E2
foton (hn)
abszorpció
E1
E1
E2
E2
spontán emisszió
E1
E1
E2
E2
stimulált (kényszerített) emisszió
E1
E1
19
A fény és az anyag kölcsönhatása
spontán emisszió
stimulált (kényszerített) emisszió
abszorpció
E2
E2
E2
E1
E1
E1
termikus egyensúlyban Boltzmann-eloszlás
f(N/V) foton-suruség
A21, B12, B21 Einstein-féle koefficiensek N1,
N2 az alap- és a gerjesztett állapotban levo
részecskék száma rn a sugárzás energiasurusége n
frekvenciánál
Összefüggések
g1,g2 statisztikai súly c fénysebesség h
Planck-állandó
20
A fény és az anyag kölcsönhatása
Laboratóriumi spektroszkópia
Pierre Bouguet (1698 1758) Johann Heinrich
Lambert (17281777)
I
I0
I0/k
I0/k2
x
2x
l
Csillagászatban, légköri megfigyeléseknél
August Beer (18251863) LambertBeer-törvény
21
Abszorpciós és emissziós spektrumok
22
Spektroszkópiai muszerek alapfelépítése
CCD
23
A földi atmoszféra spektrális ablakai
24
Infravörös spektrális ablakok
25
Infravörös spektrális ablakok
0.65 1.0 mm R és I sávok Optikai teleszkópok
1.25 mm J sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
1.65 mm H sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
2.2 mm K sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
3.45 mm L sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
4.7 mm M sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
10 mm N sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
20 mm Q sáv Legtöbb infravörös teleszkóp és néhány optikai
450 mm szub-milliméter Szubmilliméteres teleszkópok
26
(No Transcript)
27
Milyen információkat szolgáltat az
asztrofizikusok számára egy spektrum?

• Összetétel sávok frekvenciája
• Homérséklet egy adott specieszhez tartozó
  különbözo sávok relatív intenzitása
• Relatív gyakoriság különbözo specieszekhez
  tartozó sávok relatív intenzitása
• Mozgás Doppler- (vörös-) eltolódás értéke
• Nyomás sávok profilja (alakja)
• Mágneses tér sávok felhasadásának mértéke

28
A Doppler-eltolódás
FeXIV l 5308 Å abszorpciós vonala
29
Kettoscsillagok és extraszoláris bolygók
detektálása Doppler-eltolódással
30
Sávszélességet befolyásoló tényezok
31
Sávszélességet befolyásoló tényezok
Na D-vonala 300 K Dn1/21317 MHz 0,044 cm?1
32
Csillag forgása miatti Doppler-kiszélesedés
http//www.astrogeo.va.it/astronom/spettri/stelle-
Aen.htm
33
A H-atom (H I) spektruma
Hidrogénlámpa
A hidrogénatom energiaszintjei
sorozat
A hidrogénatom spektrumának részlete (látható
tartomány)
sorozat
sorozat
kiválasztási szabályok Dl 1 Ds0
34
A H-atom (H I) spektruma
35
A H-atom (H I) spektruma
36
A H-atom (H I) spektruma
37
A H-atom (H I) spektruma
38
A H-atom (H I) spektruma
H e? H(nl) hn
39
A H-atom (H I) spektruma
40
A H-atom (H I) spektruma(H II regió)
T 10 000 K
41
Rekombinációs vonalak (H II regió)
n 137 H Bohr-sugara 1 mm ? Maximum suruség
1012 db/cm3 ? csillagok atmoszférájában nem
észlelheto
42
Lyman-erdo
a kvazár és a Föld közötti objektumok abszorpciój
a (eltéro vöröseltolódások)
távoli kvazár emissziós vonala
43
Impulzusmomentumok csatolása a H-atomban

az elektron spinje (S)
a pálya impulzusmomentuma (L)
finomszerkezet
J S L

hiperfinom- szerkezet
magok impulzus momentuma (I)
F I J
44
Finom- és hiperfinom szerkezet
jelölés LJ
finomszerkezet
perturbálatlan
hiperfinomszerkezet
45
Finom- és hiperfinom szerkezet
Kiválasztási szabályok Dn bármi DL 1 DS
0 DJ 0, 1 Dmi 0, 1
46
Külso elektromos tér Stark-effektus
http//efrw01.frascati.enea.it/apruzzes/Spectr/St
ark/strong.html
47
Stark-kiszélesedés
Nagy elektron/ionsuruség esetében a
spektrumvonalak kiszélesednek a statisztikus
Stark-effektus miatt
Spectrum of Vega (A0 V) and Deneb (A2 Iae)
between
http//www.astrogeo.va.it/astronom/spettri/stelle-
Aen.htm
48
Külso mágneses tér Zeeman-effektus
49
Külso mágneses tér Zeeman-effektus
50
Mágneses mezo mérése H-spektrummal
spektrum fönt mágneses tér nélkül alul mágneses
térben
51
A H-atom (H I) spektruma
vöröseltolódás távolság intenzitás
mennyiség vonalszélesség nyomás (és
homérséklet) felhasadás mértéke mágneses mezo
52
Komplex atomok spektruma
53
Komplex atomok spektruma
54
(No Transcript)
55
Komplex atomok spektruma
56
Komplex atomok spektruma
relatív arányok homérséklet
57
Csillagok spektrális osztályzása
relatív arányok homérséklet és összetétel
58
Csillagok spektrális osztályzása
59
Csillagok spektrális osztályzása