Спектр излучений вселенной презентация

Презентация на тему: Электромагнитные излучения небесных тел

Электромагнитные излучения небесных тел

Электромагнитное излучение небесных тел — основной источник информации о космических объектах. Исследуя электромагнитное излучение, можно узнать температуру, плотность, химический состав и другие характеристики интересующего нас объекта. Полное описание свойств электромагнитного излучения и его взаимодействия с веществом дается квантовой электродинамикой — одной из самых сложных теорий современной физики. Согласно этой теории, электромагнитное излучение обладает как волновыми свойствами, так и свойствами потока частиц, называемых фотонами или квантами электромагнитного поля.

Волновые свойства электромагнитного излучения определяются взаимодействующими переменными электрическими и магнитными полями. Так же как и любая волна, электромагнитное излучение характеризуется частотой, обозначаемой обычно буквой v, и длиной волны λ. Длина волны и частота связаны друг с другом формулой V = c/λ, где с — скорость света. Очень важным свойством электромагнитного излучения является то, что скорость его распространения в вакууме не зависит ни от длины волны, ни от скорости движения источника и всегда равна 300 ООО км/с. Если рассматривать электромагнитное излучение как поток фотонов, то его основная характеристика определяется энергией фотонов E, связанной с частотой формулой Планка: E=hv, где h — постоянная Планка, v — частота излучения.

Хотя физическая природа и основные свойства одинаковы для всех электромагнитных волн, характер взаимодействия с веществом и методы исследования излучения, имеющего разную длину волны, сильно отличаются. В связи с этим электромагнитное излучение небесных тел условно делится на несколько диапазонов. Излучение с длиной волны от 390 нм до 760 нм человеческий глаз воспринимает как свет, причем разным длинам волн соответствуют разные цвета: фиолетовый, синий и голубой — от 390 нм до 500 нм; зеленый и желтый — от 500 нм до 590 нм; оранжевый и красный — от 590 нм до 760 нм. Для обнаружения излучения из других диапазонов требуются специальные приборы.

Диапазоны электромагнитного излучения Название Длина волны Гамма-лучи меньше 0,01 нм Рентгеновские лучи от 0,01 до 10 нм Ультрафиолетовые лучи от 10 до 390 нм Видимые лучи от 390 до 760 нм Инфракрасные лучи от 760 нм до 1 мм Радиоволны больше 1 мм Изучение электромагнитных волн, испускаемых небесными телами, затрудняется поглощением в земной атмосфере, которая пропускает лишь излучение в диапазонах длин волн от 300 нм до 1000 нм, от 1 см до 20 м и в нескольких «окнах прозрачности» в инфракрасном диапазоне. На этих длинах волн наблюдения могут производиться с Земли. Наблюдения в других диапазонах возможны только с помощью приборов, поднятых на большую высоту на самолетах и воздушных шарах или установленных на ракетах и искусственных спутниках Земли.

Обычно небесные тела излучают сразу на многих длинах волн. Распределение энергии излучения по длинам волн называется спектром излучения, а определение характеристик излучающих тел по их спектру — спектральным анализом. Различают три основных вида спектров: непрерывный спектр линейчатый спектр поглощения и линейчатый эмиссионный спектр

Непрерывный спектр В непрерывном спектре присутствует излучение в широком диапазоне длин волн. Такой спектр имеет излучение нагретого плотного вещества, причем, чем выше температура, тем на меньшую длину волны приходится максимум излучаемой телом энергии. Другой пример с непрерывным спектром — облако электронов, движущихся с большой скоростью в магнитном поле. Возникающее при этом излучение называется синхротронным излучением.

Линейный спектр поглощения Спектр поглощения образуется при прохождении излучения с непрерывным спектром через холодный газ. При этом каждый газ поглощает на определенных длинах волн. Участки спектра, на которых происходит заметное поглощение, называются линиями поглощения. Так, например, при прохождении излучения через холодный водород образуются линии поглощения на длинах волн 121,6 нм, 102,6 нм и др. Нейтральный гелий сильнее всего поглощает на длине волны 58,4 нм.

Линейчатый эмиссионный спектр Излучение горячих разреженных газов имеет линейчатый эмиссионный спектр. Атомы каждого элемента излучают в характерных для данного элемента участках спектра, называемых эмиссионными линиями. Причем на тех длинах волн, на которых холодный газ поглощает, в нагретом состоянии этот же газ излучает. Сравнивая длины волн линий поглощения, наблюдаемых в спектрах небесных тел, с полученными в лаборатории или рассчитанными теоретически спектрами различных веществ, можно определить химический состав излучающего космического объекта. Кроме того, по спектру можно определить температуру, плотность, силу тяжести и напряженность магнитного поля в источнике излучения, а также измерить скорость его приближения или удаления от наблюдателя.

При взаимодействии с веществом электромагнитное излучение оказывает на него давление. У большинства небесных тел сила давления излучения ничтожно мала по сравнению с другими действующими силами, однако в молодых горячих звездах большой светимости и в некоторых рентгеновских источниках давление излучения может играть важную роль и должно учитываться при изучении этих объектов.

Источник

Презентация к уроку по астрономии Урок №31 «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение»
презентация к уроку по астрономии (11 класс)

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 472имени дважды Героя Советского Союза А.Т.Карпова Выборгского района Санкт-Петербурга Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение Учитель физики Федорова В.А.

Цели урока: Познакомиться с моделью «горячей Вселенной». Узнать, где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной. Выяснить, какие наблюдения указывают на высокие температуры вещества Вселенной в начале расширения. Познакомиться с реликтовым излучением.

Вспомните : 1) Из каких объектов состоит Вселенная? 2 ) Каков возраст Вселенной? 3) Почему необходимо привлечение общей теории относительности д ля построения модели Вселенной?

Образование гелия в недрах звезд при термоядерных реакциях Термоядерная реакция

Во всех звездах Галактики за все время ее существования (примерно 13 млрд. лет) о бразовалось 2,6 10 40 кг гелия. Это составляет 13% от всей массы Галактики, ч то существенно меньше наблюдаемой массы гелия .

Георгий Антонович Гамов (1904-1968) Георгий Гамов пришел к выводу, что основная масса гелия образовалась не в звездах, а на ранних стадиях расширения Вселенной, еще до формирования в ней звезд. Теория Георгия Гамова

Модель горячей Вселенной Принятая в настоящее время модель расширяющейся Вселенной получила название модели горячей Вселенной.

Работа с рисунком учебника на странице 132 Время с момента возникновения Вселенной, с Температура Вселенной, К Характеристика Вселенной 10 -43 10 27 Начало времени. Физический вакуум. 10 -32 10 13 Кварки Излучение 10 -6 10 8 Протон Электрон Нейтрон Излучение 3 мин 10000 Ядро водорода Ядро гелия 300000 лет -200 Атомы водорода Атомы гелия И т.д.

Реликтовое излучение Реликтовое излучение открыли в 1965 году американские ученые Арно Пензиас и Роберт Вилсон

Хотя реликтовое излучение было предсказано, само открытие произошло достаточно случайно. Помехи! Шум в радиоэфире. За свое открытие А.Пензиас и Р.Вилсон в 1978 г. получили Нобелевскую премию по физике.

На снимке показана наблюдаемая картина микроволнового реликтового излучения, на которое наложено излучение Млечного Пути (красная горизонтальная полоса).

Реликтовое излучение По мере расширения Вселенной температура вещества уменьшалась, уменьшалась и температура теплового излучения, которая к настоящему времени должна была снизиться до 3 К (-270 С).

Реликтовое излучение Как показали наблюдения, это излучение не связано ни с одним из известных небесных тел или их систем. Оно равномерно заполняет видимую Вселенную, т.е. характеризует горячее и сверхплотное состояние вещества в начале расширения. Поэтому это излучение получило название реликтового излучения , оставшегося от ранних этапов эволюции Вселенной. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое называют Большим взрывом .

Большой Взрыв — это источник пространства и времени Все во Вселенной состоит из вещества: от крошечного камня до самых крупных звезд. И все вещество было создано из чистой энергии Большого Взрыва.

14 млрд. лет назад Большой Взрыв создал пространство и время, всю нашу огромную Вселенную, а в итоге и нас, запустив процессы создания элементов и законы физики

Вопросы для закрепления: Где и когда образовалась основная масса гелия во Вселенной? Объясните, почему современная модель расширяющейся Вселенной названа моделью горячей Вселенной? Что такое реликтовое излучение?

Домашнее задание: 1 . § 36 в учебнике стр. 132-134 ; 2. Закончить заполнение таблицы. 3. Подведем итоги (стр. 134).

Используемые материалы В.М . Чаругин « Астрономия. 10 – 11 кл . » , учебник, М, Просвещение, 2018г . 2. Картинки из Яндекса.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок по теме » Проценты» составлен так, что начало урока представлено как путешествие в сказочную страну.Решение текстовых задач показывает межпредметные и метопредметные связи. Происходит.

Презентация сделана для дистанционных курсов по астрономии в издательстве «Просвещение».Она использовалась для конспекта урока «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение» по .

План-конспект был сделан для курсов по астрономии. В нем используется презентация размещенная на сайте.

Урок №31 «Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение.

Цель: Познакомить учащихся с понятием «горячая Вселенная» — теорией большого взрыва, реликтовым излучением. Рассказать о физических условиях на начальных стадиях расширения Вселенной.

Цель: Познакомить учащихся с наиболее актуальной моделью «рождения Вселенной» — «горячей Вселенной», реликтовым излучением, как доказательством справедливости теории.

Источник

Презентация «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение».
презентация к уроку по астрономии (10, 11 класс) на тему

Презентация сделана для дистанционных курсов по астрономии в издательстве «Просвещение».Она использовалась для конспекта урока «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение» по учебнику В.М. Чагурина «Астрономия 10-11», М, Просвещение,2018.
Представленна в pdf, чтобы уменьшить объем.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

План-конспект был сделан для курсов по астрономии. В нем используется презентация размещенная на сайте.

Урок разработан по учебнику астрономии Чургина В.М.

Урок №31 «Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение.

Цель: Познакомить учащихся с понятием «горячая Вселенная» — теорией большого взрыва, реликтовым излучением. Рассказать о физических условиях на начальных стадиях расширения Вселенной.

Цель: Познакомить учащихся с наиболее актуальной моделью «рождения Вселенной» — «горячей Вселенной», реликтовым излучением, как доказательством справедливости теории.

Цели урока: •Познакомиться с моделью «горячей Вселенной».•Узнать, где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной.•Выяснить, ка.

Источник

Реликтовое излучение. РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — космическое электромагнитное излучение, приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемВасилий Бронников

Похожие презентации

Презентация на тему: » Реликтовое излучение. РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — космическое электромагнитное излучение, приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью.» — Транскрипт:

2 РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — космическое электромагнитное излучение, приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью и имеющее спектр, характерный для излучения абсолютно черного тела при температуре около 3 К (3 градуса по абсолютной шкале Кельвина, что соответствует –270° С) космическое электромагнитное излучение, приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью и имеющее спектр, характерный для излучения абсолютно черного тела при температуре около 3 К (3 градуса по абсолютной шкале Кельвина, что соответствует –270° С)

3 Существуют различные варианты названия этого явления: космическое микроволновое фоновое излучение» cosmic microwave background, CMB космическое микроволновое фоновое излучение» cosmic microwave background, CMB Реликтовое излучение Реликтовое излучение трехградусное космическое излучение трехградусное космическое излучение

4 Теория горячей Вселенной как выглядела Вселенная в далеком прошлом, когда галактики только начали удаляться друг от друга, и даже еще раньше ? как выглядела Вселенная в далеком прошлом, когда галактики только начали удаляться друг от друга, и даже еще раньше ?

5 Теория холодной вселенной В первых предположениях считалось, что все вещество Вселенной существовало сначала в виде холодных нейтронов В первых предположениях считалось, что все вещество Вселенной существовало сначала в виде холодных нейтронов предположение, что первоначальное холодное вещество состояло из протонов, электронов и нейтрино предположение, что первоначальное холодное вещество состояло из протонов, электронов и нейтрино

6 Теория горячей вселенной высокая температура вещества препятствует превращению всего вещества в гелий высокая температура вещества препятствует превращению всего вещества в гелий В таком горячем веществе имеется много фотонов большой энергии. Плотность и энергия фотонов столь велики, что происходит взаимодействие света со светом В таком горячем веществе имеется много фотонов большой энергии. Плотность и энергия фотонов столь велики, что происходит взаимодействие света со светом Взаимодействия с энергичными частицами заставляют нейтроны и протоны быстро превращаться друг в друга. Однако реакции соединения нейтронов с протонами не идут, так как возникающее при этом ядро дейтерия тут же разбивается частицами большой энергии. Так, из-за большой температуры в самом начале обрывается цепочка, ведущая к образованию гелия. Взаимодействия с энергичными частицами заставляют нейтроны и протоны быстро превращаться друг в друга. Однако реакции соединения нейтронов с протонами не идут, так как возникающее при этом ядро дейтерия тут же разбивается частицами большой энергии. Так, из-за большой температуры в самом начале обрывается цепочка, ведущая к образованию гелия.

7 Казалось бы, решающим тестом для выбора между холодной и горячей моделями Вселенной мог стать поиск реликтового излучения. Но почему-то долгие годы после предсказания Гамова и его коллег никто сознательно не пытался обнаружить это излучение. Открыто оно было совершенно случайно в 1965 радиофизиками из американской компании «Белл» Р.Уилсоном и А.Пензиасом, награжденными в 1978 Нобелевской премией.

8 На пути к обнаружению реликтового излучения реликтовое излучение могло быть открыто еще в Тогда канадский астроном Э.Мак-Келлар анализировал линии поглощения, вызываемые в спектре звезды Дзета Змееносца межзвездными молекулами циана реликтовое излучение могло быть открыто еще в Тогда канадский астроном Э.Мак-Келлар анализировал линии поглощения, вызываемые в спектре звезды Дзета Змееносца межзвездными молекулами циана в середине 1950-х годов молодой ученый Т.А.Шмаонов провел измерения радиоизлучения из космоса на длине волны 32 см. Вывод из этих измерений был таков: «Оказалось, что абсолютная величина эффективной температуры радиоизлучения фона. равна 4 ± 3 К». К сожалению, ни он сам, ни другие радиоастрономы ничего не знали о возможности существования реликтового излучения и не придали должного значения этим измерениям. в середине 1950-х годов молодой ученый Т.А.Шмаонов провел измерения радиоизлучения из космоса на длине волны 32 см. Вывод из этих измерений был таков: «Оказалось, что абсолютная величина эффективной температуры радиоизлучения фона. равна 4 ± 3 К». К сожалению, ни он сам, ни другие радиоастрономы ничего не знали о возможности существования реликтового излучения и не придали должного значения этим измерениям. Наконец, около 1964 к этой проблеме сознательно подошел известный физик-экспериментатор из Принстона (США) Роберт Дикке. Но группа Дикке не успела сделать запланированное открытие: когда их аппаратура уже была готова, им оставалось лишь подтвердить открытие, накануне случайно сделанное другими. Наконец, около 1964 к этой проблеме сознательно подошел известный физик-экспериментатор из Принстона (США) Роберт Дикке. Но группа Дикке не успела сделать запланированное открытие: когда их аппаратура уже была готова, им оставалось лишь подтвердить открытие, накануне случайно сделанное другими.

9 Открытие реликтового излучения. В 1960 в Кроуфорд-Хилле, Холмдел (шт. Нью- Джерси, США) была построена антенна для приема радиосигналов, отраженных от спутника-баллона «Эхо». К 1963 для работы со спутником эта антенна была уже не нужна, и радиофизики Роберт Вудро Уилсон (р. 1936) и Арно Элан Пензиас (р. 1933) из лаборатории компании «Белл телефон» решили использовать ее для радиоастрономических наблюдений.. В 1960 в Кроуфорд-Хилле, Холмдел (шт. Нью- Джерси, США) была построена антенна для приема радиосигналов, отраженных от спутника-баллона «Эхо». К 1963 для работы со спутником эта антенна была уже не нужна, и радиофизики Роберт Вудро Уилсон (р. 1936) и Арно Элан Пензиас (р. 1933) из лаборатории компании «Белл телефон» решили использовать ее для радиоастрономических наблюдений.

10 К своему удивлению, Пензиас и Уилсон обнаружили весной 1964, что они принимают на длине волн 7,35 см довольно заметное количество микроволнового шума, не зависящего от направления. Они нашли, что этот «статический фон» не меняется в зависимости времени суток, а позднее обнаружили, что он не зависит и от времени года. Следовательно, это не могло быть излучением Галактики, ибо в этом случае его интенсивность менялась бы в зависимости от того, смотрит антенна вдоль плоскости Млечного Пути или поперек. К тому же, если бы это было излучением нашей Галактики, то большая спиральная галактика М 31 в Андромеде, во многих отношениях похожая на нашу, тоже должна была бы сильно излучать на волне 7,35 см, а этого не наблюдалось. Отсутствие каких- либо вариаций наблюдаемого микроволнового шума с направлением весьма серьезно указывало на то, что эти радиоволны, если они действительно существуют, приходят не от Млечного Пути, а от значительно большего объема Вселенной.

11 Открыватели реликтового излучения Исследование реликтового излучения

12 Микроволновый фон На фоне однородного распределения температуры появляется два «полюса» – теплый в направлении движения и прохладный в противоположном направлении. Поэтому такое отклонение от однородности называют «дипольным». Дипольная составляющая в распределении реликтового излучения была обнаружена еще при наземных наблюдениях: в направлении на созвездие Льва температура этого излучения оказалась на 3,5 мК выше средней, а в противоположном направлении (созвездие Водолея) на столько же ниже средней. Следовательно, мы движемся относительно реликтового излучения со скоростью около 400 км/с. Точность измерений оказалась настолько высокой, что обнаружились даже годовые вариации дипольной составляющей, вызванные обращением Земли вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. На фоне однородного распределения температуры появляется два «полюса» – теплый в направлении движения и прохладный в противоположном направлении. Поэтому такое отклонение от однородности называют «дипольным». Дипольная составляющая в распределении реликтового излучения была обнаружена еще при наземных наблюдениях: в направлении на созвездие Льва температура этого излучения оказалась на 3,5 мК выше средней, а в противоположном направлении (созвездие Водолея) на столько же ниже средней. Следовательно, мы движемся относительно реликтового излучения со скоростью около 400 км/с. Точность измерений оказалась настолько высокой, что обнаружились даже годовые вариации дипольной составляющей, вызванные обращением Земли вокруг Солнца со скоростью 30 км/с.

13 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ реликтового излучения по всей небесной сфере (в галактических координатах) по данным эксперимента COBE. На трех панелях показана (сверху вниз) средняя температура, дипольная составляющая и мелкомасштабные флуктуации. В последнем случае на фоне анизотропного реликтового излучения явно проявилась полоса Млечного Пути.

14 Анизотропия реликтового излучения Температура реликтового излучения является лишь одним из его параметров, описывающих раннюю Вселенную. В свойствах этого излучения сохранились и другие явные следы очень ранней эпохи эволюции нашего мира. Астрофизики находят эти следы, анализируя спектр и пространственную неоднородность (анизотропию) реликтового излучения. Температура реликтового излучения является лишь одним из его параметров, описывающих раннюю Вселенную. В свойствах этого излучения сохранились и другие явные следы очень ранней эпохи эволюции нашего мира. Астрофизики находят эти следы, анализируя спектр и пространственную неоднородность (анизотропию) реликтового излучения.

Источник