الفلك

ما هو أطول طول موجي يمكن ملاحظته باستخدام التلسكوب البصري؟

ما هو أطول طول موجي يمكن ملاحظته باستخدام التلسكوب البصري؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إلى أي مدى خارج الطيف المرئي يمكن أن يعمل التلسكوب البصري عمليًا؟


أعتقد أن ذلك يعتمد على ما تعنيه بالتلسكوب البصري.

ومع ذلك ، إذا كنت تقصد فقط أي تلسكوب يمكنه تسجيل الصور بأطوال موجية للضوء المرئي ، فمن الممكن استخدام هذه (مع الأدوات المبردة بشكل مناسب) لإجراء المراقبة فيما يسمى بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة التي تبلغ $ sim 20 $ مو $ م.

انظر على سبيل المثال على تلسكوبات الجوزاء https://www.gemini.edu/sciops/instruments/midir-resources

ضوضاء الخلفية عند مثل هذه الأطوال الموجية عالية للغاية - يبدو التلسكوب والسماء ساخنتين عند هذه الأطوال الموجية - لذلك تم استبدال هذه الأدوات إلى حد كبير بمراصد فضائية مثل Spitzer و WISE.

تُستخدم جميع التلسكوبات "الضوئية" الكبيرة تقريبًا بشكل روتيني لإجراء عمليات رصد تصل إلى 2.4 دولارًا ميكرومترًا (النطاق K).


هذا يعتمد على التلسكوب.

إذا كان التلسكوب عاكسًا بالكامل (لا توجد عناصر زجاجية شفافة) ، فيجب أن يكون قادرًا على العمل بشكل يتجاوز الأطوال الموجية المرئية ، مع تقييد نقله بشكل أساسي على مواد تكلفة المرآة الخاصة بك.

http://www.thorlabs.com/images/TabImages/Concave_metallic_mirror_8_degree_AOI.gif ">ShareImprove هذه الإجابةأجاب 3 مارس 2016 الساعة 18:06nflemming2004nflemming20045942 شارات فضية8 شارات برونزية

علم الفلك الرصدي

علم الفلك الرصدي هو قسم من علم الفلك يهتم بتسجيل البيانات حول الكون المرئي ، على عكس علم الفلك النظري ، والذي يهتم بشكل أساسي بحساب الآثار القابلة للقياس للنماذج الفيزيائية. إنها ممارسة ودراسة مراقبة الأجرام السماوية باستخدام التلسكوبات والأدوات الفلكية الأخرى.

كعلم ، تم إعاقة دراسة علم الفلك إلى حد ما لأن التجارب المباشرة مع خصائص الكون البعيد غير ممكنة. ومع ذلك ، يتم تعويض هذا جزئيًا من خلال حقيقة أن علماء الفلك لديهم عدد كبير من الأمثلة المرئية للظواهر النجمية التي يمكن فحصها. يسمح ذلك برسم بيانات الرصد على الرسوم البيانية ، وتسجيل الاتجاهات العامة. يمكن بعد ذلك استخدام الأمثلة القريبة لظواهر معينة ، مثل النجوم المتغيرة ، لاستنتاج سلوك الممثلين البعيدين. يمكن بعد ذلك استخدام هذه المقاييس البعيدة لقياس الظواهر الأخرى في ذلك الحي ، بما في ذلك المسافة إلى المجرة.

وجه جاليليو جاليلي تلسكوبًا إلى السماء وسجل ما رآه. منذ ذلك الوقت ، حقق علم الفلك الرصدي تقدمًا ثابتًا مع كل تحسن في تكنولوجيا التلسكوب.


محتويات

الكلمة تلسكوب (من اليونانية القديمة τῆλε ، عن بعد "بعيد" و σκοπεῖν ، سكوبين "أن تنظر أو ترى" τηλεσκόπος، teleskopos "بعيد النظر") صاغه عالم الرياضيات اليوناني جيوفاني ديميسياني في عام 1611 لإحدى أدوات غاليليو جاليلي التي قدمت في مأدبة في أكاديمية دي لينسي. [2] [3] في Starry Messenger، جاليليو قد استخدم هذا المصطلح عشب.

كان أول سجل موجود للتلسكوب هو براءة اختراع 1608 تم تقديمها إلى الحكومة في هولندا من قبل صانع النظارات Middelburg Hans Lippershey لتلسكوب انكسار. [4] المخترع الفعلي غير معروف ولكن الأخبار عنه انتشرت عبر أوروبا. سمع جاليليو عنها ، وفي عام 1609 ، بنى نسخته الخاصة ، وأجرى ملاحظاته التلسكوبية للأجرام السماوية. [5] [6]

فكرة أن الهدف ، أو عنصر تجميع الضوء ، يمكن أن يكون مرآة بدلاً من عدسة تم التحقيق فيها بعد فترة وجيزة من اختراع التلسكوب الانكسار. [8] المزايا المحتملة لاستخدام المرايا المكافئة - تقليل الانحراف الكروي وعدم وجود انحراف لوني - أدت إلى العديد من التصاميم المقترحة وعدة محاولات لبناء تلسكوبات عاكسة. [9] في عام 1668 ، بنى إسحاق نيوتن أول تلسكوب عاكس عملي ، بتصميم يحمل اسمه الآن ، عاكس نيوتن.

أدى اختراع العدسة اللونية في عام 1733 إلى تصحيح انحرافات اللون جزئيًا الموجودة في العدسة البسيطة وتمكين بناء تلسكوبات انكسار أقصر وأكثر فاعلية. التلسكوبات العاكسة ، على الرغم من عدم تقييدها بمشاكل اللون التي تظهر في المنكسرات ، أعاقتها استخدام المرايا المعدنية ذات المنظار السريع الباهتة التي تم استخدامها خلال القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر - وهي مشكلة تم التخفيف من حدتها من خلال إدخال المرايا الزجاجية المطلية بالفضة في عام 1857 ، [10 ] ومرايا بألومنيوم في عام 1932. [11] الحد الأقصى للحجم المادي للتلسكوبات الانكسارية هو حوالي متر واحد (40 بوصة) ، مما يشير إلى أن الغالبية العظمى من تلسكوبات البحث البصري الكبيرة التي تم بناؤها منذ مطلع القرن العشرين كانت عاكسة. أكبر التلسكوبات العاكسة لها أهداف أكبر من 10 أمتار (33 قدمًا) ، والعمل جار على العديد من التصميمات التي يتراوح طولها بين 30 و 40 مترًا.

شهد القرن العشرين أيضًا تطوير التلسكوبات التي تعمل في نطاق واسع من الأطوال الموجية من الراديو إلى أشعة جاما. بدأ تشغيل أول تلسكوب راديوي مُصمم لهذا الغرض في عام 1937. ومنذ ذلك الحين ، تم تطوير مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأدوات الفلكية المعقدة.

يغطي اسم "التلسكوب" مجموعة واسعة من الأدوات. يكتشف معظمهم الإشعاع الكهرومغناطيسي ، ولكن هناك اختلافات كبيرة في كيفية قيام علماء الفلك بجمع الضوء (الإشعاع الكهرومغناطيسي) في نطاقات تردد مختلفة.

يمكن تصنيف التلسكوبات حسب الأطوال الموجية للضوء التي تكتشفها:

    ، باستخدام أطوال موجية أقصر من الأشعة فوق البنفسجية ، واستخدام أطوال موجية أقصر من الضوء المرئي ، واستخدام الضوء المرئي ، واستخدام أطوال موجية أطول من الضوء المرئي ، واستخدام أطوال موجات ميكروويف أطول من تلك الخاصة بالأشعة تحت الحمراء التي تستخدم أطوال موجية أطول

عندما تصبح الأطوال الموجية أطول ، يصبح من الأسهل استخدام تقنية الهوائي للتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي (على الرغم من أنه من الممكن صنع هوائي صغير جدًا). يمكن جمع الأشعة تحت الحمراء القريبة مثل الضوء المرئي ، ولكن في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة وأقل من المليمترات ، يمكن أن تعمل التلسكوبات مثل التلسكوب الراديوي. على سبيل المثال ، يلاحظ تلسكوب جيمس كليرك ماكسويل أطوال موجية من 3 ميكرومتر (0.003 مم) إلى 2000 ميكرومتر (2 مم) ، لكنه يستخدم هوائيًا من الألومنيوم المكافئ. [12] من ناحية أخرى ، يستخدم تلسكوب سبيتزر الفضائي ، الذي يراقب من حوالي 3 ميكرومتر (0.003 ملم) إلى 180 ميكرومتر (0.18 ملم) مرآة (بصريات عاكسة). أيضًا باستخدام البصريات العاكسة ، يمكن لتلسكوب هابل الفضائي المزود بكاميرا واسعة المجال 3 أن يلاحظ في نطاق التردد من حوالي 0.2 ميكرومتر (0.0002 مم) إلى 1.7 ميكرومتر (0.0017 مم) (من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء). [13]

مع الفوتونات ذات الأطوال الموجية الأقصر ، مع الترددات الأعلى ، يتم استخدام البصريات الخاطفة ، بدلاً من البصريات العاكسة بالكامل. تستخدم التلسكوبات مثل TRACE و SOHO مرايا خاصة لتعكس الأشعة فوق البنفسجية القصوى ، مما ينتج دقة أعلى وصورًا أكثر إشراقًا مما هو ممكن بخلاف ذلك. لا تعني الفتحة الأكبر حجمًا جمع المزيد من الضوء فحسب ، بل إنها تتيح أيضًا دقة زوايا أدق.

يمكن أيضًا تصنيف التلسكوبات حسب الموقع: التلسكوب الأرضي أو التلسكوب الفضائي أو التلسكوب الطائر. يمكن أيضًا تصنيفها حسب ما إذا كان يتم تشغيلها بواسطة علماء فلك محترفين أو علماء فلك هواة. يُطلق على السيارة أو الحرم الجامعي الدائم الذي يحتوي على واحد أو أكثر من التلسكوبات أو الأدوات الأخرى مرصدًا.


ما هو أطول طول موجي يمكن ملاحظته باستخدام التلسكوب البصري؟ - الفلك

يتوفر هنا ملف Microsoft Excel يحتوي على أهم المعادلات الموضحة بالفعل.

التحويل من Arc-Seconds إلى Radians

مثال: يمكن للتلسكوب الفضائي الخاص بنا أن يتحلل إلى 0.05 ثانية قوسية. ما هذا بالراديان؟

أولاً ، نقوم بتحويل الثواني القوسية إلى درجات.

حساب القطر الزاوي للأجسام البعيدة عند إعطاء الأقطار والمسافات الفعلية

مثال: يبلغ قطر قمر الأرض حوالي 3474 كم ويبلغ حوالي 384000

كم من الأرض. ما هو حجمه الزاوي؟

حساب المسافة عند إعطاء أقطار زاوية وفعلية للأجسام البعيدة

مثال: يتمتع تلسكوب هابل الفضائي بدقة بصرية تبلغ 0.1 ثانية قوسية (0.00000048 راديان). إلى أي مدى يمكن أن ترى جسمًا بقطر 100 متر؟

حد Dawes لدقة التلسكوب البصري للضوء المرئي

استند هذا إلى الدراسات التجريبية التي أجراها دبليو آر دوز. وهي مخصصة للضوء بطول موجي يبلغ حوالي 562 نانومتر.

مثال: ما هي دقة التلسكوب البصري بقطر 8 أقدام (96 بوصة) بالثواني القوسية؟


محتويات

تم ترتيب هذه القائمة من خلال الفتحة الضوئية ، والتي كانت تاريخياً مقياسًا مفيدًا لدقة التحديد ، والمساحة البصرية ، والحجم المادي ، والتكلفة. يتم ترتيب التلسكوبات المرآة المتعددة الموجودة على نفس الحامل والتي يمكن أن تشكل صورة مجمعة واحدة حسب الفتحة المكافئة لها. يتم أيضًا تصنيف التلسكوبات ذات الارتفاع الثابت (مثل HET) من خلال الفتحة المكافئة لها. يتم تضمين جميع التلسكوبات ذات الفتحة الفعالة التي لا تقل عن 3.00 متر (118 بوصة) بأطوال موجات مرئية أو قريبة من الأشعة تحت الحمراء.

التلسكوبات العاكسة
اسم صورة فتحة فعالة نوع المرآة الجنسية / الكفلاء موقع الضوء الأول
تلسكوب ذو عينين كبير (LBT) 11.9 م (469 بوصة) (مجمعة) [2] عديد
مرآتان مقاس 8.4 م (331 بوصة)
الولايات المتحدة الأمريكية وإيطاليا وألمانيا مرصد جبل جراهام الدولي ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 2004
Gran Telescopio Canarias (GTC) 10.4 م (409 بوصة) مجزأة
36 قطعة سداسية
إسبانيا (90٪) ، المكسيك ، الولايات المتحدة الأمريكية Roque de los Muchachos Obs. ، جزر الكناري ، إسبانيا 2006
تلسكوب هوبي إيبرلي (HET) 10 م (394 بوصة) (ساري المفعول) [3] مجزأة
91 × ​​1 م (39 بوصة) مقاطع سداسية تشكل مرآة 11 م × 9.8 م
الولايات المتحدة الأمريكية ، ألمانيا مرصد ماكدونالد ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية 1997
زيادة الفتحة عام 2015
كيك 1 10 م (394 بوصة) مجزأة
36 قطعة سداسية
الولايات المتحدة الأمريكية مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1993
كيك 2 10 م (394 بوصة) مجزأة
36 قطعة سداسية
الولايات المتحدة الأمريكية مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1996
تلسكوب جنوب إفريقيا الكبير (SALT) 9.2 م (362 بوصة) (فعالة) [4] مجزأة
91 × ​​1 م (39 بوصة) مقاطع سداسية تشكل مرآة 11 م × 9.8 م
جنوب أفريقيا والولايات المتحدة والمملكة المتحدة وألمانيا وبولندا ونيوزيلندا المناطق الفلكية في جنوب إفريقيا ، الكاب الشمالية ، جنوب إفريقيا 2005
سوبارو (JNLT) 8.2 م (323 بوصة) أعزب اليابان مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1999
VLT UT1 - أنتو 8.2 م (323 بوصة) أعزب دول ESO ، تشيلي مرصد بارانال ، منطقة أنتوفاغاستا ، تشيلي 1998
VLT UT2 - كوين 8.2 م (323 بوصة) أعزب دول ESO ، تشيلي مرصد بارانال ، منطقة أنتوفاغاستا ، تشيلي 1999
VLT UT3 - ميليبال 8.2 م (323 بوصة) أعزب دول ESO ، تشيلي مرصد بارانال ، منطقة أنتوفاغاستا ، تشيلي 2000
VLT UT4 - يبون 8.2 م (323 بوصة) أعزب دول ESO ، تشيلي مرصد بارانال ، منطقة أنتوفاغاستا ، تشيلي 2001
الجوزاء الشمالية (جيليت) 8.1 م (319 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة وكندا وتشيلي وأستراليا والأرجنتين والبرازيل مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1999
الجوزاء الجنوبية 8.1 م (319 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة وكندا وتشيلي وأستراليا والأرجنتين والبرازيل سيرو باشون (CTIO) ، منطقة كوكيمبو ، تشيلي 2001
MMT (البصريات الحالية) 6.5 م (256 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية F.L Whipple Obs. ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 2000
ماجلان 1 (والتر بادي) [5] 6.5 م (256 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية Las Campanas Obs. ، منطقة أتاكاما ، تشيلي 2000
ماجلان 2 (لاندون كلاي) 6.5 م (256 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية Las Campanas Obs. ، منطقة أتاكاما ، تشيلي 2002
BTA-6 6 م (236 بوصة) أعزب اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية / روسيا الأوساط الفيزيائية الفلكية الخاصة ، قراتشاي - شركيسيا ، روسيا 1975
تلسكوب زينيث كبير (LZT) 6 م (236 بوصة) سائل كندا ، فرنسا ، الولايات المتحدة [6] مابل ريدج ، كولومبيا البريطانية ، كندا 2003
خرجت من الخدمة 2016
تلسكوب هيل 5.08 م (200 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مرصد بالومار ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية 1949
لاموست 4.9 م (193 بوصة) (فعالة) [7] مجزأة
37 مقطعًا للفتحة الأولية مقاس 6.67 م × 6.05 م و 24 مقطعًا للفتحة الفعالة المصححة 5.72 م × 4.40 م 3.6-4.9 م [8]
الصين منطقة بكين الفلكية ، شينغ لونغ ، الصين 2008
MMT (البصريات الأصلية)
(انظر أعلاه للحصول على الإصدار الحالي)
4.7 م (185 بوصة) (مجمّع) [9] عديد
ستة مرايا مقاس 1.8 م (71 بوصة)
الولايات المتحدة الأمريكية F.L Whipple Obs. ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 1979
إزالة المرايا 1998
تلسكوب لويل ديسكفري [10] 4.3 م (169 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مرصد لويل ، هابي جاك ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 2012
تلسكوب ويليام هيرشل 4.2 م (165 بوصة) أعزب المملكة المتحدة وهولندا واسبانيا Roque de los Muchachos Obs. ، جزر الكناري ، إسبانيا 1987
حلق 4.1 م (161 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل سيرو باشون (CTIO) ، منطقة كوكيمبو ، تشيلي 2002
مشهد من خلال 4.1 م (161 بوصة) أعزب دول ESO ، تشيلي مرصد بارانال ، منطقة أنتوفاغاستا ، تشيلي 2009
تلسكوب فيكتور إم بلانكو 4 م (157 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية منطقة سيرو تولولو للبلدان الأمريكية ، منطقة كوكيمبو ، تشيلي 1976
نيكولاس يو مايول 4 م [11] 4 م (157 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية Kitt Peak National Obs. ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 1973
دانيال ك. إينوي تلسكوب شمسي 4 م (157 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مرصد هاليكالا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 2019.
التلسكوب الأنجلو-أسترالي (AAT) 3.89 م (153 بوصة) أعزب أستراليا ، المملكة المتحدة الأوساط الفلكية الأسترالية ، نيو ساوث ويلز ، أستراليا 1974
تلسكوب المملكة المتحدة الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء (UKIRT) 3.8 م (150 بوصة) أعزب المملكة المتحدة ، الولايات المتحدة مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1979
3.67 م تلسكوب AEOS (AEOS) 3.67 م (144 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية محطة بصرية سلاح الجو ماوي ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1996
3.6 م تلسكوب بصري ديفاستال [12] (DOT) 3.6 م (142 بوصة) أعزب الهند مرصد ARIES Devasthal ، ناينيتال ، الهند 2016
Telescopio Nazionale Galileo (TNG) 3.58 م (141 بوصة) أعزب إيطاليا Roque de los Muchachos Obs. ، جزر الكناري ، إسبانيا 1997
تلسكوب التكنولوجيا الجديدة (NTT) 3.58 م (141 بوصة) أعزب دول ESO مرصد لا سيلا ، منطقة كوكيمبو ، شيلي 1989
تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي (CFHT) 3.58 م (141 بوصة) أعزب كندا ، فرنسا ، الولايات المتحدة الأمريكية مراصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1979
تلسكوب ESO 3.6 م 3.57 م (141 بوصة) أعزب دول ESO مرصد لا سيلا ، منطقة كوكيمبو ، شيلي 1977
MPI-CAHA 3.5 م [13] 3.5 م (138 بوصة) أعزب المانيا الغربية واسبانيا كالار ألتو أوبس ، المرية ، إسبانيا 1984
USAF Starfire 3.5 م [14] 3.5 م (138 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مجموعة ستارفاير البصرية ، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية 1994
تلسكوب WIYN 3.5 م (138 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية Kitt Peak National Obs. ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية 1994
تلسكوب مراقبة الفضاء 3.5 م (138 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مدى الصواريخ وايت ساندز ، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية 2011
اتحاد أبحاث الفيزياء الفلكية (ARC) 3.48 م (137 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية Apache Point Obs. ، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية 1994
تلسكوب شين 3.05 م (120 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مرصد ليك ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية 1959
مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا 3.0 م (118 بوصة) أعزب الولايات المتحدة الأمريكية مرصد ماونا كيا ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية 1979
ناسا- إل إم تي 3 م (118 بوصة) سائل الولايات المتحدة الأمريكية NASA Orbital Debris. ، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية 1995
خرجت من الخدمة 2002 [15]
لاستمرار هذه القائمة ، انظر قائمة التلسكوبات العاكسة الضوئية الكبيرة

لا يوجد سوى عدد قليل من المواقع القادرة على تلميع مرايا هذه التلسكوبات. قامت شركة SAGEM في فرنسا بتلميع مرايا VLT الأربعة ومرايا الجوزاء و 36 مقطعًا لـ GTC. [16] قام مختبر Steward Observatory Mirror Lab بإلقاء وصقل مرآتي LBT ، ومرآتي Magellan ، ومرآة MMT البديلة ، ومرآة LSST الأولية / الثالثة. وهي تقوم حاليًا بصنع مرايا تلسكوب ماجلان العملاق. [17] تم تصنيع مقاطع كيك بواسطة شركة Schott AG. تم صب وصقل مقاطع SALT و LAMOST بواسطة LZOS. [18] قام كورنينج بصب مرآة سوبارو وصقلها في شركة كونترافيس براشير سيستمز في بنسلفانيا. [19]

هذا الجدول لا يشمل جميع المرايا الكبيرة المصنعة. أنتج مختبر Steward Observatory Mirror Lab مقياس 6.5 متر f / 1.25 يستخدم في الاختبار البصري الكبير وموقع التكامل لشركة Lockheed Martin ، ويستخدم للاختبار البصري الفراغي للتلسكوبات الأخرى.

يشار إلى المرايا المقسمة أيضًا باسم مرايا الفسيفساء. يشار أيضًا إلى المرايا المفردة إلى المرايا المتجانسة ، ويمكن تصنيفها إلى أنواع فرعية ، مثل الصلبة أو قرص العسل.


ملخص القسم

  • حيود يحد القرار.
  • بالنسبة للفتحة أو العدسة أو المرآة الدائرية ، ينص معيار رايلي على أنه يمكن حل صورتين فقط عندما يكون مركز نمط الانعراج في إحداهما فوق الحد الأدنى الأول لنمط الانعراج للصورة الأخرى.
  • يحدث هذا لكائن من نقطتين مفصولة بالزاوية [اللاتكس] theta = 1.22 frac < lambda> [/ اللاتكس] ، أين λ هو الطول الموجي للضوء (أو غيرها من الإشعاع الكهرومغناطيسي) و د هو قطر الفتحة ، العدسة ، المرآة ، إلخ. تعطي هذه المعادلة أيضًا الانتشار الزاوي لمصدر ضوء بقطر د.

أسئلة مفاهيمية

  1. ينتشر شعاع من الضوء دائمًا. لماذا لا يتم إنشاء شعاع بأشعة متوازية لمنع الانتشار؟ لماذا لا يمكن استخدام العدسات أو المرايا أو الفتحات لتصحيح الانتشار؟

مشاكل وتمارين أمبير

  1. يكتشف تلسكوب Arecibo الراديوي الذي يبلغ قطره 300 متر في الصورة 4 موجات راديوية يبلغ متوسط ​​طولها الموجي 4.00 سم. (أ) ما هي الزاوية بين مصدرين نقطيين قابلين للحل فقط لهذا المقراب؟ (ب) ما مدى قرب هذه المصادر النقطية من مسافة مليوني سنة ضوئية من مجرة ​​المرأة المسلسلة؟
  2. بافتراض الدقة الزاوية الموجودة لتلسكوب هابل في المثال 1 ، ما أصغر التفاصيل التي يمكن ملاحظتها على القمر؟
  3. انتشار الحيود لمصباح يدوي غير مهم مقارنة بالقيود الأخرى في البصريات ، مثل الانحرافات الكروية في المرآة. لإظهار ذلك ، احسب الحد الأدنى من الانتشار الزاوي لشعاع مصباح يدوي يبلغ قطره في الأصل 5.00 سم بمتوسط ​​طول موجي يبلغ 600 نانومتر.
  4. (أ) ما هو الحد الأدنى للانتشار الزاوي لحزمة ليزر He-Ne بطول موجة يبلغ 633 نانومتر والتي يبلغ قطرها في الأصل 1.00 مم؟ (ب) إذا كان هذا الليزر موجهًا إلى جرف جبلي على بعد 15.0 كم ، فما حجم البقعة المضيئة؟ (ج) ما هو حجم بقعة مضيئة على القمر ، متجاهلة تأثيرات الغلاف الجوي؟ (يمكن القيام بذلك لضرب عاكس الزاوية لقياس وقت الذهاب والإياب ، وبالتالي المسافة.)
  5. يمكن استخدام التلسكوب لتكبير قطر شعاع الليزر والحد من انتشار الحيود. يتم إرسال شعاع الليزر عبر التلسكوب في عكس الاتجاه الطبيعي ويمكن بعد ذلك إسقاطه على قمر صناعي أو القمر. (أ) إذا تم ذلك باستخدام تلسكوب ماونت ويلسون ، الذي ينتج عنه شعاع قطره 2.54 متر وضوء 633 نانومتر ، فما هو الحد الأدنى من انتشار الزاوية للحزمة؟ (ب) بإهمال التأثيرات الجوية ، ما هو حجم البقعة التي ستحدثها هذه الحزمة على القمر ، بافتراض أن المسافة القمرية 3.84 × 10 8 م؟
  6. يرتبط حد حدة العين في الواقع بالحيود من قبل التلميذ. (أ) ما الزاوية بين نقطتي ضوء قابلتين للحل فقط لتلميذ قطره 3.00 مم ، بافتراض متوسط ​​طول موجي يبلغ 550 نانومتر؟ (ب) خذ نتيجتك لتكون الحد العملي للعين. ما هي أكبر مسافة ممكنة يمكن أن تبعدها السيارة عنك إذا تمكنت من حل مصباحيها الأماميين ، نظرًا لأن المسافة بينهما تبلغ 1.30 مترًا؟ (ج) ما هي المسافة بين نقطتين قابلتين للحل فقط على مسافة ذراع (0.800 م) من عينك؟ (د) كيف تقارن إجابتك على (ج) بالتفاصيل التي تراها عادة في ظروف الحياة اليومية؟
  7. ما هو الحد الأدنى لمرآة القطر على التلسكوب التي تسمح لك برؤية تفاصيل صغيرة مثل 5.00 كم على القمر على بعد 384000 كم؟ افترض أن متوسط ​​الطول الموجي للضوء المستلم يبلغ 550 نانومتر.
  8. يُطلب منك عدم إطلاق النار حتى ترى بياض عيونهم. إذا تم فصل العينين بمقدار 6.5 سم وقطر بؤبؤ العين 5.0 مم ، فما المسافة التي يمكنك تحديدها بين العينين باستخدام ضوء بطول موجي 555 نانومتر؟
  9. (أ) يفصل بين كوكب بلوتو وقمره شارون 600 19 كيلومتر. بإهمال التأثيرات الجوية ، هل يجب أن يكون تلسكوب Mount Palomar الذي يبلغ قطره 5.08 م قادرًا على حل هذه الأجسام عندما تكون على بعد 4.50 × 10 9 كم من الأرض؟ افترض أن متوسط ​​الطول الموجي 550 نانومتر. (ب) في الواقع ، بالكاد يمكن تمييز أن بلوتو وشارون جسمان منفصلان يستخدمان تلسكوبًا أرضيًا. ما هي أسباب ذلك؟
  10. المسافة بين المصابيح الأمامية للسيارة 1.3 متر. ما هي أقصى مسافة يمكن للعين عندها التغلب على هذين المصباحين؟ خذ قطر التلميذ ليكون 0.40 سم.
  11. عندما يتم وضع النقاط على صفحة من طابعة ليزر ، يجب أن تكون قريبة بما يكفي بحيث لا ترى نقاط الحبر الفردية. للقيام بذلك ، يجب أن يكون الفصل بين النقاط أقل من معيار رالي. خذ حدقة العين لتكون 3.0 مم والمسافة من الورقة إلى العين 35 سم ابحث عن الحد الأدنى للفصل بين نقطتين بحيث لا يمكن حلهما. كم عدد النقاط في البوصة التي يتوافق معها هذا؟
  12. نتائج غير معقولة. يريد عالم فلك هاو بناء تلسكوب بحد الانعراج الذي سيسمح له بمعرفة ما إذا كان هناك أشخاص على أقمار كوكب المشتري. (أ) ما هو قطر المرآة المطلوب حتى تتمكن من رؤية تفاصيل مترية واحدة على قمر جوفيان على مسافة 7.50 × 10 8 كم من الأرض؟ يبلغ متوسط ​​الطول الموجي للضوء 600 نانومتر. (ب) ما هو غير المعقول في هذه النتيجة؟ (ج) ما هى الافتراضات غير المعقولة أو غير المتسقة؟
  13. بناء مشكلتك الخاصة. ضع في اعتبارك حدود الانعراج لموجة كهرومغناطيسية تتفاعل مع جسم دائري. أنشئ مشكلة تحسب فيها حد الدقة الزاوية بجهاز ، باستخدام هذا الكائن الدائري (مثل العدسة أو المرآة أو الهوائي) لإجراء الملاحظات. احسب أيضًا الحد الأقصى للدقة المكانية (مثل حجم الميزات التي يمكن ملاحظتها على القمر) لعمليات الرصد على مسافة محددة من الجهاز. من بين الأشياء التي يجب مراعاتها الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي المستخدم ، وحجم الجسم الدائري ، والمسافة إلى النظام أو الظاهرة التي يتم ملاحظتها.

المجال الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي هو نطاق جميع الأطوال الموجية الممكنة للإشعاع الكهرومغناطيسي ، بدءًا من أشعة غاما عالية الطاقة عبر الضوء المرئي وصولاً إلى موجات الراديو منخفضة الطاقة. لا يمكن ملاحظة الظواهر الفلكية المختلفة إلا من خلال أطوال موجية محددة تختلف عن الضوء المرئي. من خلال مسح السماء في الطيف الكامل للإشعاع الكهرومغناطيسي عبر التلسكوبات البصرية ، وتلسكوبات الأشعة السينية ، وتلسكوبات الميكروويف والتلسكوبات الراديوية ، يجمع علماء الفلك المعلومات التي لا يمكن الوصول إليها إذا كانوا يراقبون فقط عبر الضوء المرئي. الضوء المرئي هو جزء صغير من كامل الطيف الكهرومغناطيسي بأطوال موجية تتراوح من 380 نانومتر (نانومتر أو 10-9 م) إلى 740 نانومتر. عرض النطاق الترددي الكامل للطيف موضح في الصورة التالية.

تتكون جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي المختلفة من فوتونات ذات طول موجي محدد. جميع الأجسام الأكثر دفئًا من محيطها (بما في ذلك جميع الأجسام الفلكية مثل النجوم والسدم والكواكب وما إلى ذلك) تبعث فوتونات ضمن نطاق معين من الأطوال الموجية المختلفة. يعتمد هذا النطاق بشكل حصري تقريبًا على درجة حرارة سطح الجسم الذي ينبعث منه الإشعاع الكهرومغناطيسي ، فهو ليس سمة من سمات مادة الجسم نفسه. تنبعث أجسام شديدة السخونة من مليون كلفن أو أكثر إشعاعاتها بشكل أساسي في أشعة جاما والأشعة السينية بينما تصدر الأجسام الأكثر برودة فوتونات ذات أطوال موجية أطول ، مثل الأشعة تحت الحمراء أو موجات الراديو. يمكن العثور على مزيد من المعلومات في مقالتنا حول إشعاع الجسم الأسود.

يوضح قانون إزاحة Wien العلاقة بين الإشعاع المنبعث ودرجة حرارة الجسم الأسود ، المصدر: مستخدم ويكيميديا ​​كومنز Sch ، مقتبس من Sun.org

في الصورة أعلاه ، يمكنك أن ترى أي الطول الموجي (أو اللون) لدرجات حرارة معينة تنبعث من شدتها القصوى. الجسم الذي تبلغ درجة حرارة سطحه ، على سبيل المثال ، 10000 كلفن يصدر ذروة إشعاعه عند طول موجي يتوافق مع اللون الأزرق لنجم بدرجة حرارة سطح 4000 كلفن له ذروة انبعاثه باللون الأحمر. هذا هو السبب في أن النجوم الأكثر سخونة تظهر أكثر زرقة والنجوم الأكثر برودة حمراء. إذا أردنا أن نلاحظ جميع الأجسام في الكون التي تنبعث منها إشعاعات ، فلا يمكننا فقط مراقبة الضوء المرئي ، بل نحتاج أيضًا إلى النظر إلى جميع الأطوال الموجية الأخرى. فقط بمساعدة تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء والراديو ، سنتمكن من اكتشاف الأجسام الأكثر برودة ، مثل الأقزام البنية أو الغبار أو الهيدروجين الجزيئي. باستخدام تلسكوبات الأشعة السينية ، يمكننا التمييز بشكل أفضل بين مصادر الإشعاع عالي الطاقة ، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.

كما ترى ، فإن أقصى شدة للشمس ، التي تبلغ درجة حرارة سطحها حوالي 5800 كلفن ، تقع ضمن الطول الموجي للضوء المرئي (حوالي 500 نانومتر). لذلك ، ليس من قبيل الصدفة أن تكون أعيننا جيدة جدًا في اكتشاف الضوء المرئي ، لكنها تقوم بعمل رديء في الكشف ، على سبيل المثال ، الأشعة تحت الحمراء. نحن قادرون فقط على رؤية الإشعاع في النطاق الترددي الضيق للضوء المرئي المنبعث من أجسام تزيد درجة حرارتها عن بضع مئات من درجات مئوية ، مثل الشمس أو الحديد الساخن الذي يبدأ في التوهج في الظلام عند درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية. (750 درجة فهرنهايت). إذا كانت شمسنا قزمًا أحمر بدرجة حرارة سطحه 3000 كلفن فقط أو أسفل عينيك ، فستتكيف تمامًا مع ضوء الأشعة تحت الحمراء. تذكر أننا نتحدث فقط عن الأجسام التي ينبعث منها الضوء. يمكننا أن نرى القمر على الرغم من أن القمر ليس قريبًا من الحرارة بدرجة كافية لإصدار الضوء المرئي ، إلا أننا نرى فقط ضوء الشمس المنعكس من سطح القمر.

كما قلنا ، نحتاج إلى أكثر من مجرد تلسكوبات ترصد الضوء المرئي حتى نتمكن من اكتشاف النطاق الترددي الكامل للإشعاع الكهرومغناطيسي في السماء. ولكن ما الذي يمكننا أيضًا "رؤيته" باستخدام جميع الأطوال الموجية للإشعاع الكهرومغناطيسي؟ دعونا نلقي نظرة على صور مجرة ​​دولاب الهواء الجنوبية (M83) حيث نلاحظها عبر أطوال موجية مختلفة ونرى نوع المعلومات التي يتم الكشف عنها مع كل طول موجي. M83 هي مجرة ​​حلزونية على بعد 15 مليون سنة ضوئية في كوكبة هيدرا مع نصف قطر مجرتنا درب التبانة أو أقل. هكذا تبدو في الضوء المرئي:

مجرة دولاب الهواء الجنوبية M83 في الضوء المرئي. رصيد الصورة: المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) / لارس كريستيانسن.

يمكنك رؤية اللب الكروي تقريبًا للمجرة - ويسمى أيضًا الانتفاخ - في وسط الصورة. الهيكل الحلزوني لـ M83 مرئي بوضوح. اللوالب هي مناطق بها أكثر من متوسط ​​عدد النجوم حديثة التكوين والساطعة والتي تتألق بشدة باللونين الأبيض والأزرق. تحتوي الحلزونات أيضًا على عدد أكبر من مناطق تشكل النجوم (السدم الانبعاثية الحمراء). يوجد عدد مماثل من النجوم في المناطق الأقل سطوعًا بين الحلزونات ، ولكن هذه النجوم أقدم ، وبالتالي فإن لمعانها أقل بكثير ، لذلك تتألق هذه المناطق بكثافة أقل بكثير من الحلزونات. يمكنك قراءة مقالتنا عن النجوم لفهم العلاقة بين الكتلة واللمعان وعمر النجوم. علاوة على ذلك ، يمكنك أن ترى ممرات الغبار (المناطق المظلمة) التي ستصبح نجوما وكواكب جديدة في مليارات السنين القادمة. نحن نرى قرص المجرة يكاد يكون وجهاً لوجه مع ميل صغير جدًا.

دعنا ننتقل إلى طول موجي آخر ، الأشعة تحت الحمراء القريبة. يمكن للإشعاع بهذا الطول الموجي أن يخترق الغبار المحجوب ، لذلك نحن قادرون على رؤية العديد من النجوم التي لم تكن مرئية في صورة الضوء المرئي أعلاه.

مجرة المروحة الجنوبية M83 في الأشعة تحت الحمراء القريبة. رصيد الصورة: ESO / M. Gieles. شكر وتقدير: ميشا شيرمر.

مرة أخرى ترى النجوم الأصغر والأكثر سطوعًا في الحلزونات ، لكنك تفهم بشكل أفضل أن المناطق الواقعة بين الحلزونات مأهولة أيضًا. إذا لاحظنا M83 في مزيد من الأشعة تحت الحمراء ، يمكننا أن نرى توزع الغبار في المجرة باللون الأحمر في الصورة التالية.

بشكل عام ، تنبعث الأجسام الأكثر برودة من بضع مئات إلى بضعة آلاف من درجات كلفن معظم طاقتها في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء (انظر مقالنا عن إشعاع الجسم الأسود. الآن دعونا نلقي نظرة على انبعاثات الراديو (حتى الطول الموجي الأطول) والأشعة فوق البنفسجية الأكثر نشاطًا يمكن أن تكشف الانبعاثات (الطول الموجي الأقصر من الضوء المرئي) ، والصورة التالية هي صورة مركبة لهذين الطول الموجي.

المروحة الجنوبية غالاكسي M83 في ضوء راديو (أحمر) وضوء فوق بنفسجي (أزرق). رصيد الصورة: بإذن من NASA / JPL-Caltech / VLA / MPIA.

توضح لنا موجات الراديو باللون الأحمر مكان تواجد ذرات الهيدروجين الباردة والمحايدة. تمتد هذه الأذرع الغنية بالهيدروجين بعيدًا خارج الجزء المرئي من المجرة. يكشف الضوء فوق البنفسجي باللون الأزرق عن النجوم الأصغر والأكثر سخونة التي تشكلت قبل حوالي مليون سنة. إذا لاحظت صورة فوق بنفسجية نقية لـ M83 ، يمكنك أن ترى بشكل أفضل أن تشكيل النجوم يمتد إلى ما بعد الجزء المرئي من المجرة أيضًا.

أخيرًا ، يمكننا استخدام صور الأشعة السينية للكشف عن المناطق ذات درجات الحرارة الأكثر سخونة.

الجزء المركزي من مجرة ​​المروحة الجنوبية M83 بالأشعة السينية. حقوق الصورة: NASA / CXC / Curtin University / R.Soria et al.

تكمن مشكلة بعض الأطوال الموجية مثل أشعة جاما والأشعة السينية وأجزاء من ضوء الأشعة تحت الحمراء في أن الغلاف الجوي للأرض يمتصها. حسنًا ، في الواقع ، إنها ليست مشكلة ولكنها شيء جيد لأنك لا ترغب في أن يتم تصويرك بالأشعة السينية من الفضاء طوال الوقت الذي تتجول فيه تحت سماء صافية. ولكن من أجل مراقبة هذه الأطوال الموجية ، يتعين علينا إرسال التلسكوبات إلى مدار الأرض أو إلى ارتفاعات عالية إما عن طريق إطلاق تلسكوبات الأقمار الصناعية أو بمساعدة البالونات أو الطائرات. تعد طائرة بوينج 747 صوفيا التي أعيد بناؤها من وكالة ناسا (مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء) مثالاً على تلسكوب قائم على الطائرات.

  • موجات الراديو للكشف ، على سبيل المثال ، الغاز والغبار بين النجوم
  • الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي لرؤية جميع الأجسام ذات درجات الحرارة المنخفضة من بضع مئات إلى بضعة آلاف من درجات كلفن ، مثل النجوم الأكثر برودة أو الغبار أو الأقزام البنية. الأشعة تحت الحمراء مهمة جدًا للكشف عن المجرات الأبعد. انبعث ضوءهم منذ مليارات السنين كضوء مرئي ، لكنه انزاح إلى الأحمر في رحلته من الأطوال الموجية المرئية إلى الأشعة تحت الحمراء بسبب توسع الكون.
  • الأشعة فوق البنفسجية لرؤية النجوم الأصغر - أو بعبارة أخرى مناطق تشكل النجوم
  • أشعة جاما والأشعة السينية لتحديد سقوط المادة نحو الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية

امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي في الغلاف الجوي للأرض. حقوق الصورة: Wikipedia.org، NASA (الأصل) SVG بواسطة Mysid

جميع النصوص والمقالات المنشورة بواسطة Sun.org مرخصة بموجب a إسناد المشاع الإبداعي - ShareAlike 4.0 دولي رخصة.


علم الفلك متعدد الطول الموجي

علم الفلك من أقدم العلوم. لقد تمكنا من فهم الكون باستخدام أي شكل من أشكال الرسائل مع أحدثها موجات الجاذبية التي تم إطلاقها بسبب تشوهات الزمكان الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. ومع ذلك ، فإن معظم معرفتنا تأتي من مراقبة الكون باستخدام الإشعاع الكهرومغناطيسي (EM). لأطول فترة ، اعتمدنا على ما كان مرئيًا بالعين المجردة (الضوء البصري) ، لكن علم الفلك الحديث يعتمد على
فهم الكون باستخدام جزء كبير من الطيف الكهرومغناطيسي. إنه لأمر مدهش حقًا كيف تكشف أجزاء مختلفة من الطيف عن فهم مختلف للكون.

يعمل علم الفلك متعدد الأطوال الموجية على مبادئ كل من بصريات الموجات والأشعة. يستخدم حقيقة أن الضوء له طبيعة مزدوجة ويمكن أن يوجد كجسيمات وموجات (ثنائية موجة وجسيم DeBroglie). في الأطوال الموجية الطويلة (موجات الراديو) ، يتم التعامل معها على أنها موجة وبأطوال موجية قصيرة (الأشعة السينية وأشعة جاما) ، يتم التعامل معها كجسيم (فوتونات). أثناء بناء التلسكوبات ، يتم استغلال هذه الطبيعة المزدوجة.

يأتي علم الفلك متعدد الأطوال مع مجموعة من التحديات التقنية الخاصة به عبر الطيف الكهرومغناطيسي. أولاً ، لدينا قيود معينة على أي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي يمكن أن يصل إلى الأرض. على سبيل المثال ، يتم امتصاص / تناثر معظم الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما بواسطة الغلاف الجوي للأرض. في الطول الموجي البصري ، نحن مقيدون بالمراقبة في الليالي الصافية. نتيجة لذلك ، تم بناء معظم هذه المقاريب على ارتفاعات عالية على الأرض أو في الفضاء (مثل تلسكوب هابل الفضائي). ثانيًا ، بالنسبة للأطوال الموجية الأطول ، فإن التلسكوبات محدودة الانعراج ، مما يعني أن الدقة التي يمكن أن تحققها التلسكوبات محدودة بطول الموجة وحجم التلسكوبات. هذه ظاهرة شائعة في بصريات الموجات تسمى حد الانعراج الزاوي الذي يصل إلى 1.22 * λ / D ، حيث λ هو الطول الموجي للضوء و D هو قطر العاكس. لذلك ، فإن معظم التلسكوبات الراديوية في العالم مثل تلسكوب أريسيبو في بورتوريكو ، وتلسكوب تركيب فتحة خمسمائة متر (FAST) في الصين كبير جدًا (قطر 300 ، 500 متر ، على التوالي). في حين أن علم الفلك الحديث يواجه تحدياته ، فقد مكّن أيضًا من تحقيق تقدم هائل في التكنولوجيا.

Multiwavelength astronomy has accelerated our understanding in fields like cosmology (understanding the large scale structure, expansion and the formation of the universe), galaxy evolution, stars and planet formation, exoplanets (search for planets orbiting other stars), transient phenomenon (explosions of stars) and many more. With the detection of
gravitational waves we are now headed in a new era of multi-messenger astronomy and have a lot to explore in the universe.


Gamma rays (wavelengths less than 0.01 nanometres)

Gamma rays from space are blocked by the Earth’s atmosphere – fortunately for us, because this powerful radiation is lethal. Gamma-ray telescopes in space give evidence for the processes that made the Universe habitable. When a massive star has used up its hydrogen fuel, it ends in a supernova explosion, emitting gamma rays. During this explosion, radioactive elements are formed and ejected into space, decaying or combining to form the other elements. ESA's COS-B satellite (1975-1982) created a catalogue of gamma-ray sources. ESA's Integral spacecraft, launched in 2002, takes this work forward, studying the phenomenon known as 'gamma-ray bursts'.


شاهد الفيديو: التلسكوب: كل ما تحتاج معرفته (ديسمبر 2022).