5.E: Mionzi na Spectra (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Augensen, H. & Woodbury, J. “Spectrum sumakuumeme.” Astronomia (Juni 1982): 6.

Darling, D. “Maono ya Spectral: Wavelengths ndefu.” Astronomia (Agosti 1984): 16; “Wavelengths Fupi.” Astronomia (Septemba 1984): 14.

Gingerich, O. “Kufungua Siri za Kemikali za Cosmos.” Sky & Darubini (Julai 1981): 13.

Stencil, R. et al. “Spectroscopy ya nyota.” Astronomia (Juni 1978): 6.

Websites

Doppler Athari: http://www.physicsclassroom.com/clas...Doppler-Effect. mdudu kutikisa na Doppler Athari alielezea.

Spectrum sumakuumeme: http://imagine.gsfc.nasa.gov/science...spectrum1.html. Utangulizi wa wigo wa sumakuumeme kutoka kwa NASA Fikiria Ulimwengu; kumbuka kuwa unaweza kubofya kitufe cha “Advanced” karibu na juu na kupata majadiliano ya kina zaidi.

Rainbows: Jinsi Fomu na Jinsi ya Kuona yao: http://www.livescience.com/30235-rai...explainer.html. Kwa meteorologist na astronomer Amateur Joe Rao.

Video

Doppler Athari: www.esa.int/SpaceInvideos/vid... ion_video_VP05. ESA video na Doppler mpira maandamano na Doppler athari na satelaiti (4:48).

Jinsi mche Kazi ya Kufanya Rainbow Rangi: https://www.youtube.com/watch?v=JGqsi_LDUn0. Video fupi juu ya jinsi mche hupiga mwanga ili kufanya upinde wa mvua wa rangi (2:44).

Ziara ya Spectrum sumakuumeme: https://www.youtube.com/watch?v=HPcAWNlVl-8. NASA Mission Science video ziara ya bendi ya wigo sumakuumeme (nane video fupi).

Utangulizi wa Mekaniki

Ford, Kenneth. Dunia ya Quantum. 2004. Utangulizi wa hivi karibuni ulioandikwa na daktari/mwalimu.

Gribbin, Yohana. Katika Utafutaji wa Paka Schroedinger ya. 1984. Wazi, kuanzishwa kwa msingi sana kwa mawazo ya msingi ya mechanics quantum, na mwanafizikia wa Uingereza na mwandishi wa sayansi.

Rae, Alastair. Quantum Fizikia: Guide Beginner ya. 2005. Sana kusifiwa utangulizi na mwanafizikia wa Uingereza.

Shughuli za Kikundi cha

1. Je kundi lako kufanya orodha ya teknolojia yote ya umeme wimbi matumizi wakati wa siku ya kawaida.
2. Ni maombi ngapi ya athari ya Doppler ambayo kikundi chako kinaweza kufikiria katika maisha ya kila siku? Kwa mfano, kwa nini doria ya barabara kuu itaona kuwa muhimu?
3. Kuwa na wanachama wa kikundi chako kwenda nyumbani na “kusoma” uso wa kuweka redio yako na kisha kulinganisha maelezo. Ikiwa huna redio, tafiti “matangazo ya redio” ili kupata majibu ya maswali yafuatayo. Maneno yote na alama zina maana gani? Nini frequency unaweza redio yako tune kwa? Je, ni mzunguko wa kituo chako cha redio kinachopenda? Je, ni wavelength yake?
4. Ikiwa mwalimu wako angekupa spectrometer, ni aina gani ya spectra ambayo kundi lako unafikiri utaona kutoka kwa kila yafuatayo: (1) taa ya kaya, (2) jua, (3) “taa za neon za Broadway,” (4) tochi ya kawaida ya kaya, na (5) taa ya barabara kwenye barabara ya ununuzi?
5. Tuseme wanaastronomia wanataka kutuma ujumbe kwa ustaarabu wa kigeni ambao unaishi katika sayari yenye anga inayofanana sana na ile ya Dunia.Ujumbe huu lazima uende kupitia angani, uifanye kupitia anga ya sayari nyingine, na uwe wazi kwa wakazi wa sayari hiyo. Je kundi lako kujadili nini bendi ya wigo sumakuumeme inaweza kuwa bora kwa ajili ya ujumbe huu na kwa nini. (Watu wengine, ikiwa ni pamoja na mwanafizikia alibainisha Stephen Hawking, wameonya wanasayansi kutuma ujumbe huo na kufunua uwepo wa ustaarabu wetu kwa ulimwengu unaowezekana wa uadui. Je, unakubaliana na wasiwasi huu?)

Mapitio ya Maswali

1. Ni nini kinachofafanua aina moja ya mionzi ya umeme kutoka kwa mwingine? Je, ni makundi makuu (au bendi) ya wigo wa umeme?
2. Wimbi ni nini? Tumia maneno wavelength na frequency katika ufafanuzi wako.
3. Je, kitabu chako ni aina ya kitu kilichopendekezwa (kilichoelezwa katika sehemu ya sheria za mionzi) ambacho kinachukua mionzi yote inayoanguka juu yake? Eleza. Vipi kuhusu sweta nyeusi iliyovaliwa na mmoja wa wanafunzi wenzako?
4. Ambapo katika atomu ungetarajia kupata elektroni? protoni? Neutroni?
5. Eleza jinsi mistari ya uchafu na mistari ya ngozi huundwa. Ni aina gani ya vitu vya cosmic ungependa kutarajia kuona kila mmoja?
6. Eleza jinsi athari ya Doppler inafanya kazi kwa mawimbi ya sauti na kutoa mifano ya kawaida.
7. Ni aina gani ya mwendo wa nyota haina kuzalisha athari ya Doppler? Eleza.
8. Eleza jinsi mtindo wa Bohr ulivyotumia kazi ya Maxwell.
9. Eleza kwa nini mwanga hujulikana kama mionzi ya umeme.
10. Eleza tofauti kati ya mionzi jinsi inavyotumika katika lugha nyingi za kila siku na mionzi jinsi inavyotumika katika mazingira ya angani.
11. Ni tofauti gani kati ya mawimbi ya mwanga na mawimbi ya sauti?
12. Ni aina gani ya wimbi lina wavelength ndefu: mawimbi ya redio ya AM (pamoja na masafa katika kilohertz) au mawimbi ya redio ya FM (pamoja na masafa katika kiwango cha megahertz)? Eleza.
13. Eleza kwa nini wanaastronomia zamani waliamini kwamba nafasi lazima ijazwe na aina fulani ya dutu (“aether”) badala ya utupu tunayojua ni leo.
14. Eleza ni nini ionosphere na jinsi inavyoingiliana na mawimbi ya redio.
15. Ambayo ni hatari zaidi kwa vitu vilivyo hai, mionzi ya gamma au X-rays? Eleza.
16. Eleza kwa nini tunapaswa kuchunguza nyota na vitu vingine vya astronomia kutoka juu ya anga ya Dunia ili tujifunze kikamilifu kuhusu mali zao.
17. Eleza kwa nini vitu vya moto huwa na kung'ara photons zaidi ya juhudi ikilinganishwa na vitu baridi.
18. Eleza jinsi tunavyoweza kuthibitisha joto la nyota kwa kuamua rangi yake.
19. Eleza ni utawanyiko gani na jinsi wanaastronomia wanavyotumia jambo hili kujifunza nuru ya nyota.
20. Eleza kwa nini vichwa vya kioo vinaeneza mwanga.
21. Eleza kile Joseph Fraunhofer aligundua kuhusu spectra stellar
22. Eleza jinsi tunavyotumia ngozi ya spectral na mistari ya uchafu ili kuamua muundo wa gesi.
23. Eleza matokeo ya majaribio ya dhahabu ya Rutherford na jinsi walivyobadilisha mfano wetu wa atomi.
24. Inawezekana kwa atomi mbili tofauti za kaboni kuwa na idadi tofauti za nyutroni katika viini vyao? Eleza.
25. Isotopi tatu za hidrojeni ni nini, na zinatofautianaje?
26. Eleza jinsi elektroni hutumia nishati ya mwanga kuhamia kati ya viwango vya nishati ndani ya atomu.
27. Eleza kwa nini wanaastronomia hutumia neno “blueshifted” kwa vitu vinavyogeuka kuelekea kwetu na “kubadilishwa kwa rangi nyekundu” kwa vitu vinavyoondoka kwetu.
28. Ikiwa wavelengths ya mstari wa spectral inabadilika kwa vitu kulingana na kasi ya radial ya vitu hivyo, tunawezaje kutambua aina gani ya atomi inayohusika na mstari fulani wa ngozi au chafu?

Maswali ya mawazo

1. Fanya orodha ya baadhi ya matokeo mengi ya vitendo ya nadharia ya Maxwell ya mawimbi ya umeme (televisheni ni mfano mmoja).
2. Kwa aina gani ya mionzi ya umeme ungeweza kuchunguza:
   1. Nyota yenye joto la 5800 K?
   2. Gesi yenye joto kwa joto la K milioni moja?
   3. Mtu usiku wa giza?
3. Kwa nini ni hatari kuwa wazi kwa X-rays lakini si (au angalau kiasi kidogo) hatari kuwa wazi kwa mawimbi ya redio?
4. Nenda nje usiku wa wazi, kusubiri dakika 15 kwa macho yako kurekebisha giza, na uangalie kwa makini nyota zenye mkali zaidi. Wengine wanapaswa kuangalia nyekundu kidogo na wengine bluu kidogo. Sababu ya msingi ambayo huamua rangi ya nyota ni joto lake. Ambayo ni moto zaidi: nyota ya bluu au nyekundu? Eleza
5. Mabomba ya maji mara nyingi huitwa na dot nyekundu kwa maji ya moto na dot ya bluu kwa baridi. Kutokana na sheria ya Wien, je, uwekaji huu una maana?
6. Tuseme umesimama katikati halisi ya Hifadhi iliyozungukwa na barabara ya mviringo. ambulensi anatoa kabisa karibu na barabara hii, na siren blaring. Je! Lami ya siren inabadilikaje kama inakuzunguka?
7. Unawezaje kupima kasi ya orbital ya Dunia kwa kupiga picha wigo wa nyota kwa nyakati mbalimbali mwaka mzima? (Kidokezo: Tuseme nyota iko katika ndege ya obiti ya Dunia.)
8. Wanaastronomia wanataka kufanya ramani za angani kuonyesha vyanzo vya eksirei au mionzi ya gamma. Eleza kwa nini eksirei hizo na mionzi ya gamma zinapaswa kuzingatiwa kutoka juu ya anga ya Dunia.
9. Athari ya chafu inaweza kuelezewa kwa urahisi ikiwa unaelewa sheria za mionzi ya blackbody. Gesi ya chafu huzuia maambukizi ya mwanga wa infrared. Kutokana na kwamba mwanga zinazoingia duniani ni jua na joto tabia ya 5800 K (ambayo peaks katika sehemu inayoonekana ya wigo) na mwanga anayemaliza muda wake kutoka duniani ina joto tabia ya 300 K (ambayo peaks katika sehemu infrared ya wigo), kueleza jinsi kusababisha gesi chafu Dunia ya joto. Kama sehemu ya jibu lako, jadili kwamba gesi za chafu huzuia mwanga wa infrared unaoingia na unaoondoka. Eleza kwa nini madhara haya mawili hayatafutii tu, na kusababisha hakuna mabadiliko ya joto la wavu.
10. Kitu cha kung'ara cha idealized hakitafakari au kuwatawanya mionzi yoyote lakini badala yake inachukua nishati yote ya umeme inayoanguka juu yake. Je, unaweza kueleza kwa nini wanaastronomia wanaiita kitu kama hicho kuwa nyeusi? Kumbuka kwamba hata nyota, ambazo zinaangaza kwa rangi mbalimbali, zinachukuliwa kuwa nyeusi. Eleza kwa nini.
11. Kwa nini gesi ionized kawaida hupatikana tu katika mazingira ya juu sana joto?
12. Eleza kwa nini kila kipengele kina wigo wa kipekee wa mistari ya ngozi au uchafu.

Kujihesabu mwenyewe

1. Je, ni wavelength ya wimbi la carrier la kituo cha redio cha chuo, utangazaji kwa mzunguko wa 97.2 MHz (mzunguko milioni kwa hertz ya pili au milioni)?
2. Je, ni mzunguko gani wa boriti nyekundu ya laser, yenye urefu wa 670 nm, ambayo mwalimu wako wa astronomia anaweza kutumia ili kuelezea slides wakati wa hotuba ya galaxi?
3. Unaenda kwenye klabu ya ngoma kusahau jinsi ngumu yako ya astronomia midterm ilikuwa ngumu. Je! Ni mzunguko gani wa wimbi la mwanga wa ultraviolet linalotoka kwenye mwanga mweusi katika klabu, ikiwa wavelength yake ni 150 nm?
4. Nishati ya photon ni nini na mzunguko uliohesabu katika zoezi la awali?
5. Ikiwa mionzi ya infrared iliyotolewa kutoka Pluto, ina wavelength ya kiwango cha juu katika 75,000 nm, ni joto gani la Pluto kinachofuata sheria ya Wien?
6. Je! Ni joto gani la nyota ambalo mwanga wake upeo hutolewa kwa wavelength ya 290 nm?