Skip to main content
Global

5: Mionzi na Spectra

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    176036

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Nyota iliyo karibu iko mbali sana kiasi kwamba chombo cha angani cha haraka sana ambacho wanadamu wamejenga kitachukua karibu miaka 100,000 kufika huko. Hata hivyo tunataka sana kujua ni nyenzo gani nyota hii jirani inaundwa na jinsi inatofautiana na Jua letu wenyewe. Tunawezaje kujifunza kuhusu maumbo ya kemikali ya nyota ambazo hatuwezi kutarajia kutembelea au kupiga sampuli?

    Katika astronomia, vitu vingi tunavyojifunza viko mbali kabisa na kufikia. Joto la Jua ni kubwa sana kiasi kwamba chombo cha angani kitaangaziwa muda mrefu kabla ya kufika, na nyota ziko mbali sana kutembelea katika maisha yetu na teknolojia inayopatikana sasa. Hata nuru, ambayo inasafiri kwa kasi ya kilomita 300,000 kwa sekunde (km/s), inachukua zaidi ya miaka 4 kutufikia kutoka nyota iliyo karibu. Ikiwa tunataka kujifunza kuhusu Jua na nyota, ni lazima tutegemee mbinu zinazotuwezesha kuzichambua kutoka mbali.

    • 5.1: Tabia ya Mwanga
      James Clerk Maxwell alionyesha kwamba kila chembe za kushtakiwa zinabadilisha mwendo wao, kama zinavyofanya katika kila atomi na molekuli, zinatoa mawimbi ya nishati. Mwanga ni aina moja ya mionzi hii ya umeme. Wavelength ya mwanga huamua rangi ya mionzi inayoonekana. Wavelength (λ) ni kuhusiana na mzunguko (f) na kasi ya mwanga (c) kwa equation c = λf. Mionzi ya sumakuumeme wakati mwingine hutenda kama mawimbi, lakini wakati mwingine, hutenda kama ni chembe- inayoitwa fotoni.
    • 5.2: Spectrum ya umeme
      Wigo wa umeme una mionzi ya gamma, X-rays, mionzi ya ultraviolet, mwanga unaoonekana, infrared, na mionzi ya redio. Wengi wa wavelengths hizi haziwezi kupenya tabaka za anga ya Dunia na lazima zizingatiwe kutoka angani, wakati wengine-kama vile mwanga unaoonekana, redio ya FM na TV—zinaweza kupenya kwenye uso wa Dunia. Utoaji wa mionzi ya umeme huunganishwa sana na joto la chanzo.
    • 5.3: Spectroscopy katika Astr
      Spectrometer ni kifaa kinachounda wigo, mara nyingi hutumia uzushi wa utawanyiko. Nuru kutoka chanzo cha astronomical inaweza kuwa na wigo unaoendelea, wigo wa chafu (mstari mkali), au wigo wa ngozi (mstari wa giza). Kwa sababu kila kipengele kinaacha saini yake ya spectral katika muundo wa mistari tunayoyaona, uchambuzi wa spectral unaonyesha muundo wa Jua na nyota.
    • 5.4: Muundo wa Atom
      Atomi hujumuisha kiini kilicho na protoni moja au zaidi yenye chaji chanya. Atomi zote isipokuwa hidrojeni zinaweza pia kuwa na neutroni moja au zaidi katika kiini. Elektroni za kushtakiwa vibaya huzunguka kiini. Idadi ya protoni inafafanua elementi (hidrojeni ina protoni moja, heliamu ina mbili, na kadhalika) ya atomu. Viini vyenye idadi sawa ya protoni lakini namba tofauti za nyutroni ni isotopi tofauti za elementi moja.
    • 5.5: Uundaji wa Mipangilio ya Spectral
      Wakati elektroni zinatoka ngazi ya juu ya nishati hadi chini, photoni hutolewa, na mstari wa chafu unaweza kuonekana katika wigo. Mistari ya ngozi huonekana wakati elektroni hupata fotoni na kuhamia ngazi za juu za nishati. Kwa kuwa kila atomi ina sifa yake ya viwango vya nishati, kila mmoja anahusishwa na muundo wa kipekee wa mistari ya spectral. Hii inaruhusu wanaastronomia kuamua ni vipi elementi zilizopo kwenye nyota na katika mawingu ya gesi na vumbi kati ya nyota.
    • 5.6: Athari ya Doppler
      Ikiwa atomu inaelekea kwetu wakati elektroni inabadilisha mzunguko na inazalisha mstari wa spectral, tunaona mstari huo umebadilishwa kidogo kuelekea bluu ya wavelength yake ya kawaida katika wigo. Kama atomi ni kusonga mbali, tunaona mstari kubadilishwa kuelekea nyekundu. Mabadiliko haya yanajulikana kama athari ya Doppler na inaweza kutumika kupima kasi ya radial ya vitu vya mbali.
    • 5.E: Mionzi na Spectra (Mazoezi)

    Thumbnail: Picha hii ya Jua ilichukuliwa katika wavelengths mbalimbali ya ultraviolet, ambayo macho yetu hayawezi kuyaona, na kisha rangi iliyosimbwa kwa hiyo inaonyesha shughuli katika anga ya Jua letu ambayo haiwezi kuonekana katika mwanga unaoonekana. Hii ndiyo sababu ni muhimu kuchunguza Jua na vitu vingine vya astronomia katika wavelengths isipokuwa bendi inayoonekana ya wigo. Picha hii ilichukuliwa na satelaiti kutoka juu ya anga ya Dunia, ambayo ni muhimu kwani anga ya Dunia inachukua kiasi kikubwa cha mwanga wa ultraviolet unaotoka angani. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA).