PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : طیف



Ehsan
07-20-2012, 10:46 PM
احتمالا همگی راجع به طیف ِ ستارگان و کهکشان ها و .... شنیدید و توی ِ متنهای ِ علمی این کلمه به گوشتون خورده و شکلهایی شبیه ِ شکل ِ پایین رو دیدید:


http://up.avastarco.com/images/o0w73f6l4fionm4oj3tc.jpg (http://up.avastarco.com/)


این تاپیک به این منظور ایجاد شده که راجع به طیف ِ نور ِ اجرام ِ نجومی (نه فقط طیف ِ ستارگان) و اطلاعاتی که می شه ازش کسب کرد بحث کنیم.

Ehsan
07-20-2012, 10:50 PM
راستش این تاپیک وقتی به ذهنم اومد که غیر از یکی دو نفر کسی به این سوال (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?193-%D8%A8%D8%A8%D9%8A%D9%86-%D9%88%D8%A8%DA%AF%D9%88!!!&p=38949&viewfull=1#post38949) در ببین و بگو جواب نداد!

این تاپیک مثل ِ تاپیک ِ تحول ِ انواع ستاره ها (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?649-%D8%AA%D8%AD%D9%88%D9%84-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87-%D9%87%D8%A7) و مکانیک ِ مداری (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?792-%D9%85%DA%A9%D8%A7%D9%86%DB%8C%DA%A9-%D9%85%D8%AF%D8%A7%D8%B1%DB%8C) جزو ِ تاپیک های ِ آموزشی حساب می شه و روندی داره که باید حفظ بشه اما لازم نیست نگران ِ پست گذاشتن توی ِ این تاپیک باشید که نکنه روندش رو از بین ببرید. روندش رو همین الان می گم هر وقت خواستید در قالب ِ این روند اطلاعاتتون رو دریغ نکنید لطفا:

از تعریف ِ طیف شروع می شه و این که طیف ِ نوری که از جسم ِ داغ ساطع می شه چرا به وجود میاد، خطوط ِ جذبی و نشری روی ِ طیف چی هستند و چرا تشکیل می شند، خطوط ِ طیفی ِ معروف و در نهایت کاربردها و اطلاعاتی که میشه از طیف ِ یک جرم استخراج کرد.

تک قانون ِ تاپیک:
از ارسال ِ پستهای ِ طولانی یا کپی پیست یا هر دو(!) به شدت بپرهیزید


و این که هر جا متوجه نشدید همین جا بپرسید. روح ِ فروم به همین پرسش و پاسخ هاست! :)

smhm
07-21-2012, 02:54 PM
قبل از شروع بحث یه سوال داشتم:
آیا نور حتما باید از یک جسم داغ ساطع بشود؟
آیا راهی وجود دارد که یک جسم سرد بتواند نور مرئی تولید کند؟
آیا نوری که مثلا از یک کرم شب تاب می بینیم آن هم بخاطر دما است؟

Ehsan
07-21-2012, 03:25 PM
قبل از شروع بحث یه سوال داشتم:
آیا نور حتما باید از یک جسم داغ ساطع بشود؟

در حالت ِ کلی خیر نیازی نیست که این طیف حتما از یک جسم ِ داغ ساطع بشه هر چند در بحث ِ ما اون چیزی که بیشتر مد ِ نظر خواهد بود، طیف ِ یک گاز ِ داغ هستش که همون ستاره ها باشند.
اما طیفهای ِ خاصی مثل ِ طیف ِ سحابی های ِ نشری و بازتابی و طیف ِ به دست آمده از اجرام ِ منظومه ی ِ شمسی و ... هم اجمالا بحث خواهند شد انشاالله.


آیا راهی وجود دارد که یک جسم سرد بتواند نور مرئی تولید کند؟
بله. لیزر ها ( چه سبز و چه قرمز :دی ) لامپهای ِ مهتابی ، تابش ِ سبز و قشنگ و فسفری ِ شبرنگ ها و .... همگی با فرایندی غیر از تابش ِ دمایی، نور تولید می کنند.


آیا نوری که مثلا از یک کرم شب تاب می بینیم آن هم بخاطر دما است؟
مثل ِ مورد ِ بالاست. نه به خاطر ِ دما بلکه به خاطر ِ یک فرایند ِ به اسم ِ زیست تابی که من از جزیاتش بی خبرم! :)

ario1sh
07-21-2012, 05:42 PM
در اخترفیزیک , فرآیندها شامل جذب , نشر و پراکندگی هستند . به عبارتی اینها واکنشهای بین فوتون ها و اجزای ماده رو توصیف می کنند .
درفرآیند پراکندگی , فوتون ها ممکنه توسط واکنش دوباره جهت دار بشن ولی انرژی شان تغییری نمی کنه . در اینجا الکترون ها , فوتون ها را پراکنده می کنند .
فرآیند جذب حرارتی متفاوته , چون اونها عموما هم انرژی فوتون ها را دوباره تغییر می دهند و هم جهت اونها رو .معمولا طول موج ورودی به طول موجهای بلندتر تبدیل میشه ( از انرژی فوتون کاسته می شه )
وقتی یک ذره آزاد مثل الکترون به یک اتم برخورد می کنه قسمتی از انرژی جنبشی خودشو به اتم منتقل می کنه در این هنگام اتم به یک حالت بالاتر به اصطلاح برانگیخته می شه . همچین اتمی وقتی به حالت پایه ش با فرستادن فوتونها بر می گرده , یک طیف خط نشری رو ایجاد می کنه ...
پس طبقه بندی پایه ای طیف ها ایناست . به عبارتی طیف های ستارگان یا جذبی هستند یا نشری و یا پراکنده شده
گفتم اگه از اینجا شروع کنیم بد نباشه . تا کم کم به طیف ها و فرآیندهای ایجادشون بپردازیم

ario1sh
07-21-2012, 06:23 PM
انرژی طیفی یک ستاره , در جو یک ستاره تعیین می شه . جو ستاره ناحیه یی ست که فوتونها می تونن آزادانه از اونجا فرار کنند...
مشخصات فیزیکی یک ستاره , دمای رنگ اون و شکل گیری خطوط طیفی ویژگی های هستند که شکل های مختلف طیف رو تعیین می کنند .
مشخصات فیزیکی
شید سپهر لایه یی ست که قسمتهای داخلی ستاره رو از دید مخفی می کنه و خیلی هم نازکه ..فشار , دما و ترکیب شیمیایی این لایه خیلی اهمیت داره
دمای رنگ
ستاره های داغ آبی رنگ هستند و ستاره های سردقرمز رنگ هستند. ستاره ای که داغه روشنایی سطحی بیشتری داره
شکل گیری خط طیفی
شکل های مختلف جذبی زمانی شکل می گیرن که مولکولها و اتمهای یک گاز فوتونها را جذب و دوباره با تعداد کمتری به طرف ما می فرستند , به این ترتیب ترکیب گاز رو می تونیم بفهمیم ...

Ehsan
07-21-2012, 07:02 PM
از دیدگاه ِ موجی، نور یک موج ِ الکترومغناطیسی است.

موج در حالت ِ کلی به یک آشفتگی می گویند که به سرعت در فضا منتشر می شود. این آشفتگی می تواند یک آشفتگی در فشار ِ هوای ِ اطراف باشد (موج ِ صوتی) یا یک آشفتگی ِ الکترومغناطیسی (موج ِ نوری) اما نکته ی ِ مهم این است که اغلب ِآشفتگی ها حامل ِ انرژی و اطلاعات هستند.


امواج ِ الکترومغناطیسی ترکیبی از تعداد ِ بسیار زیادی سیگنالِ سینوسی ِ میدان ِ الکتریکی و به همان تعداد سیگنال ِ سینوسی ِ میدان ِ مغناطیسی هستند که بر هم عمودند.

هر سیگنال ِ سینوسی و دامنه اش نماینده ی ِ یک تک فرکانس است. عکس ِ زیر را ببنید:

[/URL][URL="http://up.avastarco.com/images/hux5i9qtc1yot1vo2ui.jpg"]http://up.avastarco.com/images/hux5i9qtc1yot1vo2ui.jpg (http://up.avastarco.com/images/hux5i9qtc1yot1vo2ui.jpg)

در این عکس یک موج ِ الکترومغناطیسی ِ تک فرکانس (تک فام) به همراه ِ میدان ِ مغناطیسی (magnetic field) میدان ِ الکتریکی (electric field) و طول ِ موج (wavelength ) مربوط به موج نشان داده شده. طول ِ موج ِ یک موج ِ الکترومغناطیسی در واقع فرکانس و فام ِ آن موج را تعیین می کند و دامنه ی ِ آن، انرژی ِ آن طول ِ موج ِ خاص را تعیین می کند.

طول ِ موج و فرکانس با رابطه ی ِ زیر به هم مربوط می شوند:

Lambda=c/f

که lambda همان طول ِ موج است، c سرعت ِ نور و f فرکانس ِ نور است. (فرکانس یعنی یک موج در یک ثانیه چند بار نوسان می کند و طول ِ موج یعنی یک موج در هر چند متر یک بار نوسان می کند یا فاصله ی ِ بین ِ دو قله ی ِ موج چه قدر است)


هر موج ِ الکترومغناطیسی در واقع ترکیب ِ تعداد ِ بسیار بسیار زیادی موج ِ سینوسی است. مشخصه ی ِ موجهای ِ سینوسی هم که ذکر شد: تنها طول ِ موج (یا فرکانس (فرقی ندارد)) و دامنه ی ِ آن موج است. حالا می توان یک کار ِ جالب انجام داد:

به جای ِ بررسی ِ مستقیم ِ موج ِ اصلیی که دریافت کردیم، یک نمودار رسم کنیم که در آن نمودار، قدرت ( به عبارت ِ نه چندان دقیق: دامنه ی ِ هر موج ِ سینوسی) بر حسب ِ فرکانس ِ آن موج نشان داده شده.

مثل ِ نمودار ِ پایین:

http://up.avastarco.com/images/vwssfre60r8a23plx5nz.jpg (http://up.avastarco.com/)

در این نمودار، شدت ِ یک سیگنال در یک بازه ی ِ فرکانس (در این جا حدودا از فرکانس ِ 1155 مگاهرتز تا 1200مگاهرتز) نشان داده شده. میبینیم که مثلا سهم ِ امواج ِ دارای ِ فرکانس ِ 1175 تا 1180 مگاهرتز از همه بیشتر بوده.

شاید بگویید که خوب! این کار چه معنی دارد؟ چرا وقتی اصل ِ سیگنال را داریم به چنین نموداری متوسل شویم؟ جواب این است که در طبیعت (مخصوصا طبیعت ِ امواج ِ الکترومغناطیسی) بیشتر ِ مواقع کنشها و واکنشها ی ِ بین ِ ماده و امواج و ... به طول ِ موج ِ سیگنال ِ دریافتی بستگی دارد و برای ِ طول ِ موجهای ِ متفاوت، کنشهای ِ متفاوتی رخ می دهد.

بنابر این اگر هر طول ِ موج را جدا بررسی کنیم کار ِ راحتتری در پیش داریم تا کل ِ سیگنال را با هم و می توانیم اطلاعات ِ بیشتری از موج کسب کنیم.

به این نمودار، می گویند طیف ! همین!
طیف یعنی نموداری که سهم ِ انرژی ِ هر فرکانس ِ خاص از امواج را مشخص می کند. مساحت ِ زیر ِ نمودار ِ طیف ِ یک پرتو ِ نور، کل ِ انرژیی است که آن پرتوی ِ نور حاملش است.

پ.ن1: پست ِ بعدی راجع به طیف از دیدگاه ِ ذره ای خواهد بود احتمالا
پ.ن2:سوالی هست در خدمتم.
پ.ن3: با بررسی ِ دیدگاه ِ ذره ای راحتتر می شه رابطه ی ِ طیف و انرژی رو درک کرد پس اگر این مورد رو متوجه نشدید خیلی نگران نباشید. اما اگر با بیان ِ دیدگاه ِ ذره باز هم متوجه نشدید اون موقع حتما بپرسید. :)

پیمان اکبرنیا
07-21-2012, 09:50 PM
خب من اینجا یک سوال دارم و اونم اینه که دامنه یک موج الکترومغناطیس هست که شدت نور را تعریف میکنه؟

سوالم را یک مقدار عوض میکنم: این که باعث میشه جسمی شدت نورش زیاد یا کم باشه تعداد پرتوهای نور (فوتونها) نور هست یا دامنه موج؟ یا این که اصلا این اشتباهه و در نظریه موجی دامنه موج شدت را تعیین میکنه و در نظریه ذره ای تعداد فوتون ها؟

یک مقدار روشنگری بفرمایید :دی

mohsen4465
07-21-2012, 10:48 PM
خب من اینجا یک سوال دارم و اونم اینه که دامنه یک موج الکترومغناطیس هست که شدت نور را تعریف میکنه؟

سوالم را یک مقدار عوض میکنم: این که باعث میشه جسمی شدت نورش زیاد یا کم باشه تعداد پرتوهای نور (فوتونها) نور هست یا دامنه موج؟ یا این که اصلا این اشتباهه و در نظریه موجی دامنه موج شدت را تعیین میکنه و در نظریه ذره ای تعداد فوتون ها؟

یک مقدار روشنگری بفرمایید :دی

اگه دو تا موج هم فرکانس با هم تداخل سازنده انجام بدن دامنه اونها افزایش پیدا میکنه و اگه با هم تداخل ویرانگر انجام بدن دامنه اونها کاهش پیدا میکنه و بسته به دامنه های قبلی و اختلاف فاز میتونن دامنه همدیگر رو کاهش یا کاملاً صفر کنن. تو نوارهای تداخلی این موضوع بشکل نوارهای تیره و روشن دیده میشه که نواحی روشن، پرنور تر از منبع نور اولیه ان، در نتیجه دامنه موج الکترومغناطیس نماینده شدت نور اونه. بتبع میبایستی موج با دامنه بیشتر حاصل شده، معادل مجموع دو موج قبلی حاوی انرژی باشه؛ بنابراین از لحاظ قدرت انجام کار میبایستی معادل دو فوتون قبلی باشه. اما اینجا یک سوالی پیش میاد و اون اینکه چنین موجی پس از برخورد با اتم همانند فوتون های ادغام نشده قبلی دو الکترون آزاد میکنه و یا اینکه نه یک الکترون رو با انرژی دو برابر آزاد میکنه؟

(مثلاً اومدم با تجزیه و تحلیل شخصی سوال آقای اکبرنیا رو جواب بدم بیشتر باعث ایجاد سوال پیچیده تر شدم! :دی)

starturk
07-22-2012, 12:51 PM
طیف به گستره ای از شعاع های تجزیه شده نور به رنگ های تشکیل دهنده هست که بر روی یک نوار خاص ثبت می شود و برای موارد متعددی مورد استفاده قرار می گیرد.برای تهیه طیف از طیف نما استفاده می شود.ساده ترین طیف نما - طیف نمای منشوری- است که همگی کم و بیش با طرز کارکرد آن آشنا شدیم.طیف برای نور سفید یا همان نور آفتاب به ردیف های پیوسته ای از رنگ ها تجزیه می شود و با خروج از منشور به هفت رنگ عمده بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و سرخ در می آید.

طیف ها عموما به دو نوع پیوسته و گسسته طبقه بندی می شوند و می توانند جذبی یا گسیلی باشند.طیف مواد جامد و مایع همواره پیوسته و طیف مواد گازی گسسته می باشد.

طیف گسیلی(نشری یا تابشی) همان خط های رنگی در زمینه ی تاریک هستند.این رنگ ها محدوده خاصی از طول موج ها را شامل می شوند و این طول موج ها برای عناصر مختلف رنگ های مختلفی دارند.درست مانند اثر انگشت افراد می تواند برای شناسایی اتم ها از یکدیگر به کار رود.

طیف جذبی ، خطوط تاریک در زمینه رنگی را شامل می شوند و معرف طول موج های جذب شده است.به عنوان مثال خطوط تیره ی موجود در طیف پیوسته خورشید این مطلب را نشان می دهد که بعضی از طول مو ج ها در نوری که از خورشید به زمین می رسد،وجود ندارد .گازهای عناصر موجود در جو خورشید، بعضی از این طول موج های گسیل شده از خورشید را جذب می کنند و نبود آن ها در طیف پیوسته ی خورشید به صورت خط های تاریک ظاهر می شود.

درباره زیست تابی:


زیست تابی فرآیندی هست شیمیایی که به علت برخی شرایط محیطی در برخی جانداران به وقوع می پیوندد که نمی تواند بی ارتباط به دمای داخلی بدن جانداران باشد.(مثل امواج فروسرخ ساطع شده از بدن همه ی جانوران).ولی این امواج در کرم شب تاب شدیدتر هست و به ناحیه نور مرئی در می آید.

Ehsan
07-22-2012, 11:19 PM
برای ِ کسانی که ممکنه این قضایا رو با تبدیل ِ فوریه اشتباه بگیرند:

تبدیل ِ فوریه سهم ِ دامنه ی ِ هر فرکانس رو در تشکیل ِ سیگنال ِ اصلی به ما میده. اما طیفی که ما داریم ازش صحبت می کنیم سهم ِ انرژی ِ انتقالی توسط ِ هر فرکانس رو به ما میده و در نظریه ی ِ موجی دامنه معادل ِ انرژی نیست بلکه دامنه به توان ِ دو معادل ِ انرژی هستش. :)




خب من اینجا یک سوال دارم و اونم اینه که دامنه یک موج الکترومغناطیس هست که شدت نور را تعریف میکنه؟

سوالم را یک مقدار عوض میکنم: این که باعث میشه جسمی شدت نورش زیاد یا کم باشه تعداد پرتوهای نور (فوتونها) نور هست یا دامنه موج؟ یا این که اصلا این اشتباهه و در نظریه موجی دامنه موج شدت را تعیین میکنه و در نظریه ذره ای تعداد فوتون ها؟

یک مقدار روشنگری بفرمایید :دی

توی ِ نظریه یِ موجی ِ نور، دامنه ی ِ موج هست که شدت رو تعریف می کنه. البته باید مواظب بود! چون نمی شه به سادگی شدت ِ دو تا موج رو با هم جمع کرد تا شدت ِ برایند ِ دو تا موج رو به دست آورد. باید دامنه ها با هم جمع بشه و نتیجه ی ِ نهایی به توان ِ دو می شه شدت!

توی ِ نظریه ی ِ ذره ای وقتی تعداد ِ فوتون ها زیاد نباشه می شه گفت که بله شدت با تعداد ِ فوتون ها متناسب هستش اما اگر تعداد ِ فوتون ها زیاد بشه باید از نتایج ِ نظریه ی ِ موجی استفاده کرد چون همون طور که گفته شد ممکنه برایند ِ دو تا موج صفر بشه اما انتظار نداریم که برایند ِ دو تا فوتون صفر باشه چون فوتون انرژی ِ مثبت حمل می کنه و اگر برایندش صفر بشه این سوال پیش میاد که این انرژی کجا رفته؟! پس باید در این مورد مواظب بود.

شرح و بسط ِ این قضیه موضوع ِ پست ِ بعد هستش. :)
ان الله مع الصابرین :دی


اگه دو تا موج هم فرکانس با هم تداخل سازنده انجام بدن دامنه اونها افزایش پیدا میکنه و اگه با هم تداخل ویرانگر انجام بدن دامنه اونها کاهش پیدا میکنه و بسته به دامنه های قبلی و اختلاف فاز میتونن دامنه همدیگر رو کاهش یا کاملاً صفر کنن. تو نوارهای تداخلی این موضوع بشکل نوارهای تیره و روشن دیده میشه که نواحی روشن، پرنور تر از منبع نور اولیه ان، در نتیجه دامنه موج الکترومغناطیس نماینده شدت نور اونه. بتبع میبایستی موج با دامنه بیشتر حاصل شده، معادل مجموع دو موج قبلی حاوی انرژی باشه؛ بنابراین از لحاظ قدرت انجام کار میبایستی معادل دو فوتون قبلی باشه. اما اینجا یک سوالی پیش میاد و اون اینکه چنین موجی پس از برخورد با اتم همانند فوتون های ادغام نشده قبلی دو الکترون آزاد میکنه و یا اینکه نه یک الکترون رو با انرژی دو برابر آزاد میکنه؟

(مثلاً اومدم با تجزیه و تحلیل شخصی سوال آقای اکبرنیا رو جواب بدم بیشتر باعث ایجاد سوال پیچیده تر شدم! :دی)

هیچ الکترونی آزاد نمی شه! شما تو همون دامی افتادید که گفتم باید مواظبش بود!

برای ِ به دست آوردن ِ انرژی ِ دو موجی که با هم جمع شدند نمی شه انرژی ِ تک تک رو جمع زد! باید انرژی ِ برایند ِ دو تا موج رو پیدا کرد.

smhm
07-23-2012, 12:40 PM
زیست تابی فرآیندی هست شیمیایی که به علت برخی شرایط محیطی در برخی جانداران به وقوع می پیوندد که نمی تواند بی ارتباط به دمای داخلی بدن جانداران باشد.(مثل امواج فروسرخ ساطع شده از بدن همه ی جانوران).ولی این امواج در کرم شب تاب شدیدتر هست و به ناحیه نور مرئی در می آید.
طبق قانون وین برای تولید طول موج 700 نانومتر (ضعیف ترین نور مرئی) دمایی در حدود 4000 درجه کلوین نیاز است.!!
بنابراین نور مرئی شب تاب نمی تونه بخاطر دما باشه.

پیمان اکبرنیا
07-23-2012, 12:59 PM
طبق قانون وین برای تولید طول موج 700 نانومتر (ضعیف ترین نور مرئی) دمایی در حدود 4000 درجه کلوین نیاز است.!!
بنابراین نور مرئی شب تاب نمی تونه بخاطر دما باشه.

بله کاملا درست میفرمایید. پدیده تابش نور کرم های شب تاب به دلیل واکنشهای شیمیایی است که درون بدن این موجودات رخ میدهد و این واکنشها نور آزاد میکنند. فقط هم کرمهای شب تاب نیستند. در اعماق دریا هم موجوداتی زندگی میکنند که خود قادرند به کمک واکنشهای شیمیایی نور تولید کنند.

البته این مباحث ارتباطی به روند تاپیک ندارند و منتظر می مانیم تا آقا احسان و سایر دوستان، تاپیک را طبق روند سابق ادامه دهند :)

smhm
07-24-2012, 10:09 AM
البته زیاد هم بی ربط نیست. نورهای سرد و نورهای گرم هر دو دارای طیف هستند و بررسی تفاوتهای طیفی و منشأ آنها می تونه جالب باشه. مگر اینکه موضوع تایپیک فقط محدود به نور گرم باشه که در اینصورت به نظر یه نقص برای موضوع طیف محسوب میشه.

mohsen4465
07-24-2012, 07:04 PM
البته زیاد هم بی ربط نیست. نورهای سرد و نورهای گرم هر دو دارای طیف هستند و بررسی تفاوتهای طیفی و منشأ آنها می تونه جالب باشه. مگر اینکه موضوع تایپیک فقط محدود به نور گرم باشه که در اینصورت به نظر یه نقص برای موضوع طیف محسوب میشه.

بنظر من چون بحث فعلاً روی طیف ستارگانه بنابراین بحث کردن در مورد نور سرد بنظر چندان بجا نیست. بنظر من بهتره فعلاً در مورد تابش جسم داغ بحث بشه و بحث در مورد نورهای سرد (مثل فلورسانس، فسفرسانس، تابش شیمیایی و...) رو بذاریم برای بعد. هرچند وقتی بخوایم در مورد تابش امواج گاما درون هسته ستاره و رسیدنش به سطح ستاره بحث کنیم تا حدودی به دانش تابش سرد هم احتیاج داریم (در خورشید تقریباً امواج گاما تماماً قبل از رسیدن به سطح به امواج بلندتر تبدیل میشن).

مسعود فرح بخش
07-24-2012, 07:28 PM
طیف سنجی نوری
اساس این روش برانگیختگی اتم و رابطه آن با جذب و یا نشر پرتو الکترومغناطیس می باشد.

زمانیکه الکترونهای مدار ظرفیت به ترازهای بالاتر انرژی برانگیخته می شوند ، در هنگام برگشت به حالت ابتدایی از خود انرژی نورانی تابش می کنندکه طول موج آن در گستره امواج مرئی و یا فرابنفش است.

این نشر پرتو(ویا جذب پرتو) که ناشی از تغییر انرژی ترازهای بیرونی اتم می باشد ، برای هر اتم مقداری مشخص بوده و می توان با مطالعه مربوط به طیف این نشر(یا جذب) اتم مورد نظر را شناسایی کرد.

در دماهای معمولی امکان برانگیختگی اتم ها (برانگیختن الکترونها به سطوح مجاز بالاتر)وجود ندارد.به عنوان مثال در دمای محیط امواج مرئی و یا فرا بنفش نمی توانند باعث برانگیختگی الکترون ها شوند
اصلی ترین روش برای برانگیختگی افزایش دماست.

با افزایش دما ، توزیع انرژی اتم ها مطابق توزیع ماکسول بولتزمن تغییر خواهد کرد.

http://up.avastarco.com/images/3ucjpxs5nclpptlbzmxd.png (http://up.avastarco.com/)

در دما های بالاتر(T3 بیشتر از T2 بیشتر از T1)تعداد زیادی اتم در حالت برانگیخته هستند.
با افزایش دما توزیع انرژی به صورت پهن در می آید و به انرژی های بالاتر منتقل می شود.

mohsen4465
07-25-2012, 08:45 PM
طیف سنجی نوری
اساس این روش برانگیختگی اتم و رابطه آن با جذب و یا نشر پرتو الکترومغناطیس می باشد.

زمانیکه الکترونهای مدار ظرفیت به ترازهای بالاتر انرژی برانگیخته می شوند ، در هنگام برگشت به حالت ابتدایی از خود انرژی نورانی تابش می کنندکه طول موج آن در گستره امواج مرئی و یا فرابنفش است.

این نشر پرتو(ویا جذب پرتو) که ناشی از تغییر انرژی ترازهای بیرونی اتم می باشد ، برای هر اتم مقداری مشخص بوده و می توان با مطالعه مربوط به طیف این نشر(یا جذب) اتم مورد نظر را شناسایی کرد.

در دماهای معمولی امکان برانگیختگی اتم ها (برانگیختن الکترونها به سطوح مجاز بالاتر)وجود ندارد.به عنوان مثال در دمای محیط امواج مرئی و یا فرا بنفش نمی توانند باعث برانگیختگی الکترون ها شوند
اصلی ترین روش برای برانگیختگی افزایش دماست.


این جمله ای که گفتید دور از واقعیته. امواج مرئی در دمای اتاق به راحتی جذب میشن و به همین دلیله که رنگ ها بوجود میان. امواج فرابنفش هم همینطور. فقط کافیه یه لامپ سیاه رو ترجیحاً تو یه اتاق تاریک بگیرین جلوی یه ماده فلورسانس تا درخشش اونو (جذب و بازتابش در محدوده مرئی) رو ببینین.

Ehsan
07-25-2012, 10:03 PM
از دیدگاه ِ کوانتمی نور از بسته های ِ موجی تشکیل شده که انرژی اش گسسته است.

تصویر ِ یک بسته ی ِ موج:
[/URL]http://up.avastarco.com/images/lz2g9tmqwc3ophu97y51.gif (http://up.avastarco.com/images/lz2g9tmqwc3ophu97y51.gif)

این گسستگی رابطه ی ِ جالب و زیبایی با فرکانس ِ بسته ی ِ موج دارد و این رابطه این گونه است:

E=hf

که E انرژی ِ هر بسته ی ِ موج، h یک عدد ِ ثابت (ثابت ِ پلانک: توضیح ِ بیشتر را در ویکی نجوم بخوانید :دی ) و f فرکانس ِ موج ِ مربوط است که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39557&viewfull=1#post39557) توضیح داده شد.

اگر شما یک پرتو ی ِ تکفام ِ نور با فرکانس ِ f بفرستید این پرتو نمی تواند انرژیی معادل ِ مثلا 14.3hf داشته باشد که h همان ثابت ِ پلانک است. یعنی اگر hf انرژی ِ یک بسته ی ِ موج باشد انرژی ِ کل ِ یک پرتوی ِ نور باید ضریب ِ صحیحی از این عدد (hf ) باشد چون این عدد انرژی ِ یک تک بسته است و دسته پرتوی ِ نور نمی تواند مثلا حاوی ِ 2.3 بسته ی ِ موج باشد!!!

گویی نور واقعا از ذراتی با انرژی ِ ثابت ساخته شده.

به این بسته های ِ موج (یا همان ذرات ِ نور) فوتون می گویند.

حالا یک دسته پرتوی ِ کلی ِ نور را تصور کنید (مثل ِ نور ِ خورشید یا نور ِ ستاره یا نور ِ یک لامپ ِ مهتابی) این پرتو ی ِ نور حاوی ِ تعداد ِ بسیار زیادی از این بسته های ِ انرژی با فرکانسهای ِ مختلف است.


تعبیر ِ طیف در این مورد به مراتب ساده تر و زیبا تر است است:

نموداری را تصور کنید که تعداد ِ هر فوتون را بر حسب ِ انرژی اش به ما بدهد. یعنی بگوید در هر فرکانس ِ خاص چه تعداد فوتون وجود دارد (البته به طور ِ صحیح تر : در هر بازه ی ِ فرکانسی چه تعداد فوتون وجود دارد مثلا از بازه ی ِ فرکانس ِ 5گیگاهرتز تا 5.1 گیگا هرتز 1000 فوتون دریافت می شود). حالا تعداد ِ هر فوتون را ضرب در انرژی اش بکنید. نمودار ِ جدید به ما می گوید که به ازای ِ هر فرکانس ِ خاص چه انرژیی دریافت می شود.

(تعداد ِ فوتون های ِ یک فرکانس ِ خاص ضرب در انرژی ِ یک فوتون در همان فرکانس ِ خاص =کل ِ انرژی در آن فرکانس :دی)


این نمودار، طیف است.

(همان تعریفی که در طیف ِ موجی ارائه شد اما قابل ِ فهم تر)


نتیجه:

در حالت ِ کلی طیف نموداری است که انرژی ِ دریافتی از هر فرکانس را به ما می دهد.

مساحت ِ سطح ِ زیر ِ نمودار ِ طیف، کل ِ انرژی ِ دریافتی را نشان می دهد.

طیف ِ یک لامپ ِ فلوروسنت که به کمک ِ یک لوح ِ فشرده گرفتمش:
[URL="http://up.avastarco.com/images/1rx4fbdxde3bq3tctxnk.jpg"]http://up.avastarco.com/images/1rx4fbdxde3bq3tctxnk.jpg (http://up.avastarco.com/images/1rx4fbdxde3bq3tctxnk.jpg)

طیف ِ لامپ ِ فلورسنت که در در آزمایشگاه اندازه گیری شده:
http://up.avastarco.com/images/70dm0u31nbti0hu5n.png (http://up.avastarco.com/)

ــــــــــــــ
پ.ن1: تا اینجا مفهوم ِ طیف باید کاملا جا افتاده باشه اگر نه افتاده بپرسید
پ.ن 2: از پست گذارندگان ِ محترم تقاضا دارم که روند رو رعایت کنید و یک هویی نپرید توی ِ طیف ِ نشری و جذبی و روش های ِ طیف سنجی و کاربرد و ...... می بینید که داریم خیلییییییی آروم پیش میریم. تازه تعریف ِ طیف تموم شده اینا مال ِ آخراست!

پ.ن3:پست ِ بعدی ِ آموزشی (یعنی سوال پرسیدن مجاز و حتی واجبه! و بعد از پرسش و پاسخ و اطمینان از فهم ِ این بخش می ریم سراغ ِ بخش ِ بعدی ) راجع به این خواهد بود که طیف ِ اجسام ِ داغ چه طور شکل می گیرید چون بیشتر ِ سر و کار ِ ما با این طیف خواهد بود (طیف ِ ستارگان و اغلب ِ سحابی ها از این جنس است)
پ.ن4: برای ِ تاکید ِ بیشتر!!!!: سوال بپرسید :پی (اگر جلو رفتیم و سوالی از بخشهای ِ گذشته داشتید باز هم بپرسید! بارها گفته ام و بار ِ دگر می گویم: روح ِ فروم به این پرسش و پاسخ هاست :دی )

Ehsan
07-26-2012, 07:08 PM
بارها و بارها مشاهده شده که اجسام می توانند در طیف ِ الکترومغناطیسی تابش کنند. مثلا آهنی که خیلی داغ است، به رنگ سرخ در می آید. بدن در طیف ِ فروسرخ تابش می کند. ستارگان ِ خیلی خیلی داغ حتی رنگ ِ زرد و سفید دارند و وقتی خیلی داغ می شوند آبی رنگ دیده خواهند شد. به راحتی می توان حدس زد که نوع ِ خاصی از تابش وجود دارد که وابسته به دمای ِ جسم است.

سوال این جاست که چرا جسمی که دما دارد تابش می کند؟

و طیف ِ این تابش چه شکلی است؟

وقتی یک ذره با بار ِ الکتریکی حرکت کند، تابش ِ الکترومغناطیسی ایجاد می شود، کسانی که آنتنهای ِ قدیمی و آنالوگ ِ تلوزیون را دیده باشند می دانند که وقتی در نزدیکی ِ یک آنتن، وسیله ای برقی (مثل ِ سشوار یا مخلوط کن) روشن می کنیم قدری پارازیت روی ِ تصویر دیده خواهد شد. این به خاطر ِ این است که روشن شدن ِ یک وسیله ی ِ برقی یعنی جاری شدن ِ بار درون ِ سیمهای ِ وسیله ی ِ الکتریکی و این یعنی حرکت ِ بار و حرکت ِ بار ِالکتریکی منجر به تابش ِ الکترومغناطیسی خواهد شد که آن تابش هم به نوبه ی ِ خود روی ِ آنتن دریافت و دیده می شود.

اتمها از کنار ِ هم قرار گرفتن ِ بارهای ِ مثبت و منفی ِ الکتریکی تشکیل شده اند. وقتی یک ماده داغ است (دما ی ِ بالایی دارد) به این معنی است که اتمهای ِ این ماده شروع به حرکت کرده اند و دمای ِ بالا هم یعنی حرکت ِ شدید و سریعی دارند و وقتی این اتمها حرکت می کنند یعنی بارهای ِ الکتریکیی که اتمها از آنها تشکیل شده اند حرکت می کنند و این فرایند نهایتا موجب میشود که ماده ی ِ داغ تابش کند. هر چه دما بیشتر باشد چون اتمها حرکت ِ بیشتری دارند، میزان ِ انرژی ِ تابش شده بیشتر است.

تصویر ِ اتم ِ کربن با بارهای ِ مثبت و منفی:
[/URL]http://up.avastarco.com/images/yterew1yp45ey13k60gr.gif (http://up.avastarco.com/images/yterew1yp45ey13k60gr.gif)

اما طیف ِ این تابش چگونه است و به چه چیزهایی بستگی دارد؟

یقیناً طیف ِ این تابش به جنس و مشخصات ِ تابشگر بستگی دارد اما می توان مسئله را طوری تغییر داد که طیفی مستقل از مشخصات ِ تابش گر به دست بیاید. راه کار ِ این مرحله جسم ِ سیاه است:

جسم ِ سیاه یک محفظه ی ِ نسبتا بزرگ و تو خالی است و هر نوری که از بیرون به درونش می رسد را جذب می کند.

تصویر ِ شماتیک از جسم ِ سیاه (به نوری که داخل شده توجه کنید، آنقدر به دیواره ها برخورد می کند تا کاملا جذب شود) :
http://up.avastarco.com/images/vj71qzp0jtllt0ue5.gif (http://up.avastarco.com/images/vj71qzp0jtllt0ue5.gif)

وقتی این محفظه در دمای ِ مثلا 1000 درجه باشد دیواره ها به دلایلی که گفتم شروع به تابش ِ الکترومغناطیسی خواهند کرد. تابش ِ الکترومغناطیسی ِ درون ِ محفظه نهایتا با دیواره ها به تعادل می رسد به این معنی که اگر تابش بیش از حد زیاد باشد، دیواره های ِ محفظه شروع به جذب ِ انرژی ِ تابش کرده و دمایشان بالا میرود، اگر تابش ِ درون ِ محفظه کم باشد ، دیواره ها آنقدر تابش می کنند تا نهایتا تابش به میزان ِ تعادل برسد.

وقتی تابش و محفظه به وضعیت ِ تعادل رسیدند می توان با ایجاد ِ یک سوراخ ِ کوچک روی ِ یکی از دیواره ها تابش ِ درون ِ محفظه را مشاهده کرد (کوچک بودن ِ سوراخ به این دلیل است که تابش ِ کمی خارج شود تا تعادل ِ درون ِ محفظه به هم نخورد). حالا طیف ِ این تابش هیچ بستگیی به شکل و جنس ِ محفظه ندارد. (درک ِ چرایی ِ این نکته نیاز به توضیح ِ اضافی دارد و بدیهی نیست! در صورت ِ درخواست، توضیح ارائه می شود!! :دی )

توی ِ پرانتز : می توانید در متن ِ بالا به جای ِ "تابش" ، "فوتون های ِ آزاد شده" قرار دهید و دوباره بخوانید :پی
پرانتز بسته


یک جسم ِ سیاه ِ آزمایشگاهی :
[URL="http://up.avastarco.com/images/5rf36q9lvb5kjcfgdxpv.jpg"]http://up.avastarco.com/images/5rf36q9lvb5kjcfgdxpv.jpg (http://up.avastarco.com/images/5rf36q9lvb5kjcfgdxpv.jpg)

به این طیف ِ به دست آمده که مستقل از جنس و شکل ِ جسم ِ سیاه است، طیف ِ تابش ِ جسم ِ سیاه یا منحنی ِ پلانک می گویند (به افتخار ِ ماکس پلانک نام گذاری شده که اولین بار این منحنی را محاسبه و به دست آورد) و شکلش شبیه ِ شکل ِ زیر است:

http://up.avastarco.com/images/2qjcgc2ieeetxre0r2zr.jpg (http://up.avastarco.com/)

این طیف ِ تابش ِ چهار جسم ِ سیاه در دمای ِ 1500 3000 4000 و 5000 درجه ی ِ کلوین است بر حسب ِ فرکانس (هرتز) (تابش ِ قویتر مربوط به دمای ِ بالاتر است)

نکات ِ مربوط به این طیف (قانون ِ وین، قانون ِ بولتزمان و ...) موضوع ِ پست ِ آموزشی ِ بعد خواهد بود!

ـــــــــــــــــــــــــ ــــــ
خودمونی نوشت: وقتی ظهر در هوای ِ آزاد هستید و از فاصله ی ِ نسبتا خوبی سعی می کنید داخل ِ خانه رو ببینید (از طریق ِ پنجره یا هر سوراخ ِ دیگه ای) به سختی می تونید داخل ِ خانه رو ببینید و در خیلی از موارد اصلا نمی تونید و فقط سیاهی خواهید دید!!! دلیل ِ این امر اینه که خونه تقریبا جسم ِ سیاه حساب می شه و تابشی که درونش میره همون جا جذب می شه و تابشی که از توش بیرون میاد این قدر کمه که می شه ازش صرف ِ نظر کرد و تقریبا جسم ِسیاه فرضش کرد!!!!

پی نوشت ِ تاریخی: طیف ِ جسم ِسیاه رو میشه از طریقِ ریاضی پیش بینی کرد. وقتی دانشمندان با فرض های ِ فیزیک ِ غیر ِ کوانتمی این طیف رو پیش بینی کردند ، اون رو کاملا متفاوت از طیفی دیدند که در آزمایشگاه اندازه گیری می شد. پلانک تونست با فرض ِ این که نوسان گرهای ِ اتمی به صورت ِ کوانتمی و گسسته تابش می کنند، طیف ِ درست رو به صورت ِ ریاضی استخراج کنه. پلانک فرض کرد اگر نوسان گری درون ِ ماده با فرکانس ِ f تابش می کنه انرژی ِ تابشش hf هستش که h یک عدد ِ ثابته که بعدها به افتخار ِ دستاورد ِ بزرگ ِ پلانک این ثابت رو ثابت ِ پلانک نامیدند. اینجا اولین جایی در تاریخ ِ بشریت بود که جرقه های ِ مکانیک ِ کوانتمی به طور ِ جدی زده شد و نیاز به یک فیزیک ِ جدید قویا احساس شد.

arashgmn
07-26-2012, 08:51 PM
حالا طیف ِ این تابش هیچ بستگیی به شکل و جنس ِ محفظه ندارد. (درک ِ چرایی ِ این نکته نیاز به توضیح ِ اضافی دارد و بدیهی نیست! در صورت ِ درخواست، توضیح ارائه می شود!! :دی )


درخواست توضیح دارم!

Ehsan
07-27-2012, 01:38 AM
درخواست توضیح دارم!

یه خورده ترمودینامیکی-ریاضی هستش!!!!

سیستمی که می خوایم بررسی کنیم، «فوتون ها-دیواره ی ِ جعبه» هستش. فرض کنید تو این سیستم بخوایم دیواره ها همیشه در دمای ِ ثابت ِ T قرار داشته باشند (مثلا به یک منبع ِ گرمایی وصل اند) دیواره ها شروع به تابش می کنند چون در ِ محفظه بسته است (سوراخ خیلی ریزه و حساب نمی شه) تابش همین طوری انباشت می شه (در بهترین حالت ِ دیواره های ِ جاذب باز هم به میزانی که جذب می شه تابش می شه اما این خیلی آرمانیه و عملا هرگز این اتفاق نمی افته) و تابش اون قدر زیاد می شه که بالاخره نرخ ِ تولید ِ تابش با نرخ ِ جذب برابر باشه. (نرخ ِ جذب بستگی به جنس و میزان ِ فوتون های ِ درون ِ جعبه داره، نرخ ِ تابش بستگی داره به جنس ِ جعبه و دما اما به میزان ِ فوتونهای ِ توی ِ جعبه بستگی نداره) خیلی خوب، حالا ما یک گاز ِ فوتونی داریم داخل ِ محفظه و دیواره هایی داریم که دارن تابش می کنن و این دو تا با هم به تعادل رسیدند. حالا اون نوری که از اون سوراخه میاد بیرون ، ما طیف ِ اون رو می خوایم. به چی بستگی داره؟ فقط به چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه. پس کافیه نشون بدیم چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه ربطی به شکل و اندازه و جنس ِ جعبه نداره.

اگر به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?512-%D9%81%DB%8C%D8%B2%DB%8C%DA%A9-%D9%90-%D9%85%D8%AD%D8%B6!&p=36721&viewfull=1#post36721) که راجع به تعریف ِ دما و این که سیستم های ِ در تعادل چه طوری با هم در ارتباط هستند مراجعه کنید می بینید که تعریف ِ دما با تعادل رابطه داره. اما سیستم ِ توی ِ جعبه چیه؟؟ فوتون هایی که انرژی ِ یکسانی دارند. فوتون هایی که مثلا در فرکانس ِ 1 هرتز هستند هیچ تاثیری روی ِ فوتونهای ِ فرکانس ِ 2 هرتز ندارند و این دو تا از هم مستقل اند و دو سیستم ِ جدا حساب می شن پس کل ِ فوتون های ِ درون ِ جعبه بی نهایت تا سیستم هست (به تعداد ِ همه ی ِ فرکانسهای ِ موجود، سیستم وجود داره که البته تعدادش می شه بی نهایت). حالا سوال اینه، به ازای ِ هر بازه ی ِ فرکانسی، df ، چه تعداد فوتون می تونن درون ِ جعبه باشند؟ به کمک ِ حساب ِ دیفرانسیل ِ برداری و با توجه به این که موجهای ِ درون ِ جعبه حتما موج ِ ایستاده هستند (موج ِ غیر ِ ایستاده به تعادل نمی رسه!)، می شه دید که این تعداد ضریبی از حجم ِ جعبه است و به چیز ِ دیگه ای از مشخصه های ِ جعبه یا جنس بستگی نداره. حالا این سیستم هم با دیواره ها در حال ِ تعادله و می شه حساب کرد که چه انرژیی به این سیستم (موجهایی ِ با فرکانس ِ یکسان) می رسه.

(فرق ِ فیزیک ِ کلاسیک با فیزیک ِ نوین این جا معلوم می شه، قضیه ی ِ همپاری ِ انرژی توی ِ فیزیک ِ کلاسیک می گه جواب ِ این سوال kT هستش (مستقل از مشخصه های ِ موج) بنا بر این این عدد ضرب در تعداد ِ کل ِ سیستم ها که بی نهایت هستش به ما می گه جسمی که داره تابش می کنه در یک لحظه انرژی ِِ بی نهایت بیرون می ده! اما کوانتوم می گه این انرژی بستگی به مشخصه های ِ موج داره!)

نهایتا با توجه به اون چیزهایی که راجع به تعادل ِ بین ِ سیستمها گفته شد می بینیم که برای ِ به دست آوردن ِ مشخصات ِ دو تا سیستم ِ در حال ِ تعادل (سهم ِ انرژیی که به هر کدوم می رسه) هیچ نیازی به این که بدونیم جنس ِ جعبه چیه و یا حجمش چه قدره نداریم و فقط بستگی به مشخصه ی ِ موج (فرکانس ) و البته دمای ِ سیستم داره. حالا این سهم ِ انرژی ضرب در تعداد ِ موجهای ِ موجود در جعبه می شه و نهایتا می بینیم که تعداد ِ کل ِ فوتون ها می شه ضریبی از حجم و این یعنی چگالی ِ فوتون ها مستقل از حجم و جنس ِ جعبه است (چون هیچ کدوم از چیزایی که داشتیم ازش استفاده می کردیم تا این موجود رو پیدا کنیم ربطی به جنس ِ جعبه نداشت )

امیدوارم خوب توضیح داده باشم (هر چند خودم فکر نمی کنم، یه جاهاییش چون ریاضی بود جوب زدم و یه کمی هم طولانی شد واسه همین می گفتم اگر خواستید توضیح می دم :پی ) :)

Ehsan
07-29-2012, 02:16 AM
در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39996&viewfull=1#post39996) به صورت ِ کلی راجع به چرایی ِ تابش ِ اجسام ِ داغ بحث کردیم و این که اگر بخواهیم طیف مستقل از جنس و شکل ِ تابش گر باشد باید به مفهوم ِ جسم ِ سیاه متوسل شویم. اما خیلی راجع به چند و چون ِ طیف صحبت نکردیم.

در این پست قدری ریاضی تر به طیف ِ اجسام ِ داغ نگاه خواهیم کرد :)

طیف ِ جسم ِ سیاه از فر مول ِ پلانک پیروی می کند:

[/URL]http://up.avastarco.com/images/hlwq78sqyap6zf05dv0z.png (http://up.avastarco.com/images/hlwq78sqyap6zf05dv0z.png)

و شکل ِ این طیف برای ِ چند دمای ِ مختلف (برای ِ یاد آوری ِ دو باره) :

http://up.avastarco.com/images/sb7aza2idmcz98bk7w6h.jpg (http://up.avastarco.com/images/sb7aza2idmcz98bk7w6h.jpg)
(آبی: 5000، زرد:4000 ، سبز:3000 و قرمز 1500 درجه ی ِ کلوین)

چند نکته از این نمودارها می توان دریافت کرد:

یک) برای ِ فرکانسهای ِ خیلی بالا و خیلی پایین، شدت افت می کند و فقط در فرکانسهای ِ خاصی، شدت مقدار ِ قابل ِ توجهی دارد. به سادگی می توان دید در یک فرکانس ِ خاص، شدت ِ تابش، بیشترین مقدار ِ خود را اختیار می کند. (بیشترین تابش در این فرکانس رخ می دهد)

هم به صورت ِ تجربی و هم به کمک ِ ریاضی می توان دید که این فرکانس با دمای ِ تابشگر رابطه ی ِ خطی دارد! این بسیار زیبا و پر کاربرد است، چرا که به راحتی فقط با اندازه گیری ِ فرکانسی که تابشگر بیشترین تابش را ساطع می کند، می توان دمای ِ آن را پیدا کرد و رابطه اش هم زیاد پیچیده نیست! اگر v-max فرکانسی باشد که تابش در آن بیشینه است و T دمای ِ تابشگر باشد این دو با هم چنین رابطه ای دارند:

http://up.avastarco.com/images/zecahajmvwpr90g3yg.png (http://up.avastarco.com/images/zecahajmvwpr90g3yg.png)

که h ثابت ِ پلانک ، c سرعت ِ نور ، k ثابت ِ بوتزمان و alpha یک عدد ِ ثابت است که مقدار ِ آن حدودا 2.8 می باشد.

به این رابطه می گویند قانون ِ جابه جایی ِ وین که بسیار پر کاربرد است.

دو) گفته شد که مساحت ِ سطح ِ زیر ِ نمودار ِ طیف، کل ِ انرژیی است که منبع در واحد ِ زمان تابش می کند. در تمام ِ نمودار ها دیده می شود که مساحت ِ زیر ِ نمودار با افزایش ِ دما به شدت زیاد می شود! این یعنی انرژیی که یک جسم ِ سیاه تابش می کند به شدت وابسته به دماست و با افزایش ِ دما، سریعا زیاد می شود. این نکته را هم به صورت ِ تجربی می توان دید و هم به صورت ِ ریاضی. در واقع رابطه ی ِ بین ِ دما (T) و انرژی ِکل ِ تابش شده از تابشگر در واحد ِ زمان (توان ِ تابشی) به شکل ِ زیر است:

[URL="http://up.avastarco.com/images/vp4h6nefo39aspzuk4ij.png"]http://up.avastarco.com/images/vp4h6nefo39aspzuk4ij.png (http://up.avastarco.com/images/vp4h6nefo39aspzuk4ij.png)

در این رابطه ، sigma یک ثابت ِ فیزیکی به نام ِ ثابت ِ استفان(اشتفان، استپان و....)-بولتزمان است(!!!!) و A مساحت ِ سطحی که تابش می کند.

به این نکته هم می گویند قانون ِ استفان-بولتزمان. این قانون هم به شدت مفید است زیرا می توان با اندازه گیری ِ توان ِ تابشی ِ اجسام، به دمای ِ آنها پی برد. از این گذشته اگر دمای ِ ستارگان را اندازه گیری کنیم و اندازه ی ِ ستاره را هم بدانیم به راحتی می توانیم کل ِ درخشندگی ِ ستاره را به دست بیاوریم. کافی است به جای ِ دما، دمای ِ سطح ِ ستاره را قرار دهیم و به جای ِ A ، مساحت ِ سطح ِ ستاره (که به راحتی با فرمول ِ مساحت ِ کره به دست میاید) پس ستاره ای به شعاع ِ R و دمای ِ T توان ِ تابشیی به قرار ِ زیر دارد:
http://up.avastarco.com/images/xn9kyz7b3oqwibqx3z.png (http://up.avastarco.com/)

ــــــــــ
خودمونی نوشت: می دونید که چشم ِ انسان قادر به آشکار ساز ِ کل ِ طیف ِ الکترومغناطیس نیست و فقط بخش ِ بسیار کوچکی از این طیف ِ گسترده رو می تونه مستقیما آشکار کنه، پس حساسیت ِ چشم ِ انسان به فرکانسهای ِ مختلف یکی نیست. حتی در مورد ِ طیف ِ مرئی ، حساسیت نسبت به همه ی ِ رنگها یکی نیست. بیشترین حساسیت ِ چشم ِ انسان به نور ِ سبز هستش. از طرفی می شه حساب کرد که نور ِ خورشید بیشترین تابش ِ خودش رو در کدوم فرکانس انجام میده. دست ِ بر قضا این دو تا فرکانس یکی هستند یعنی مهمترین و حساس ترین فرکانس برای ِ چشم ِ ما، فرکانسی هستش که بیشترین نور از طریق ِ اون فرکانس به چشم ِ ما می رسه! جالبه! نه؟


المپیادی نوشت: از روی ِ فرمول ِ پلانک هم می تونید قانون ِ وین رو اثبات کنید (مشتق بگیرید و مساوی ِ صفر قرار بدید و معادله رو بر حسب ِ فرکانس حل کنید) و هم قانون ِ اشتفان-بولتزمان (از تابع انتگرال بگیرید روی ِ تمام ِ فرکانسها). البته قانون ِ اشتفان-بولتزمان خیلی اثبات ِ کاملش ساده نیست (انتگرال همیشه از مشتق سختتره!!!) اما می تونید تا یه جای ِ بسیار خوبی اثبات رو پیش ببرید تا جایی که دست ِ کم متناسب بودن ِ توان ِ تابشی با توان ِ چهارم ِ دما رو به دست بیارید. برای ِ ضریب ِ تناسب یک انتگرال باقی میمونه که اونم از جدول انتگرال می تونید پیداش کنید :پی

پی نوشت: حالا می شه راجع به طیف ِ جذبی و نشری و خطوط ِ عناصر و اینها بحث کرد! البته ترجیح می دم قبلش یک بحث ِ کوتاهی راجع به ترازهای ِ انرژی در اتمها و اینها انجام بشه تا درک ِ چرایی ِ خطوط ِ طیفی راحتتر باشه. :)

پی نوشت 2: مقادیر ِ ثابت های ِفیزیکی و توضیحاتشون رو در ویکی نجوم بخوانید :دی

و همچنان: سوالی هست در خدمتم :)

پیمان اکبرنیا
07-29-2012, 10:26 AM
خب من چند سوال دارم برای درک بیشتر و بهتر:

1- طیف جسم سیاه ربطی به برانگیختگی اتمها ندارد نه؟ منظورم اینه که منشا تابش اتمهای جسم سیاه دقیقا چیست؟ صرفا به دلیل حرکت آنها است؟ درباره مکانیسم تابش روشنگری بفرمایید :دی

2- با توجه به جواب سوال بالا، دلیل این که در یک فرکانس خاص بیشترین تابش را داریم و از آن نقطه کمتر و بیشتر، تابش کم می شود این است که سرعت ذرات با هم تفاوت دارد و در یک سرعت خاص بیشترین تعداد اتم را داریم و هرچه سرعت بیشتر و کمتر شود تعداد اتمها کمتر می شود؟ روشنگری بفرمایید :دی

Astronomy
07-29-2012, 10:59 AM
یه سوال که شاید خیلی به بحث مربوط نباشه!

تو فرمول ها بعضی جاها برای دما نوشتی T و بعضی جاها Te

اگه اشتباه نکنم Te باید همون دمای موثر باشه!

میخواستم بدونم فرق دمای معمولی با دمای موثر چیه و کجا ها باید دما به کار ببریم و کجا ها دمای موثر تا به دقیق ترین جواب و فرمول برسیم؟

mohsen4465
07-29-2012, 05:45 PM
درخواست توضیح دارم!
بذارین مثالی خیلی ساده براتون بزنم؛ ظرف آبی رو تصور کنین که زیر جامی شیشه ای قرار گرفته؛ خب آب تبخیر میشه. بعد از گذر زمان کافی میزان بخار آب داخل جام به حالت تعادل میرسه و فشار داخل ظرف بر روی مقدار مشخصی ثابت میمونه. ثابت این تعادل مقدار مشخص و ثابته و هیچ ارتباطی با شکل جام و ابعاد و اندازه اون نداره و صرفاً با دما رابطه داره. ظرف به هر شکل و هر اندازه ای که باشه بشرط اینکه دما تغییر نکنه فشار سنج عدد یکسانی رو نشون میده. این فشار تبخیر آب در اون دماست که صرفاً با دما و فشار رابطه داره.



خب من چند سوال دارم برای درک بیشتر و بهتر:

1- طیف جسم سیاه ربطی به برانگیختگی اتمها ندارد نه؟ منظورم اینه که منشا تابش اتمهای جسم سیاه دقیقا چیست؟ صرفا به دلیل حرکت آنها است؟ درباره مکانیسم تابش روشنگری بفرمایید :دی

2- با توجه به جواب سوال بالا، دلیل این که در یک فرکانس خاص بیشترین تابش را داریم و از آن نقطه کمتر و بیشتر، تابش کم می شود این است که سرعت ذرات با هم تفاوت دارد و در یک سرعت خاص بیشترین تعداد اتم را داریم و هرچه سرعت بیشتر و کمتر شود تعداد اتمها کمتر می شود؟ روشنگری بفرمایید :دی
آقای اکبرنیا مطمئناً شما خودتون جواب این سوال رو بهتر از ما میدونین و برای بیشتر باز کردن مطلب اونو پرسیدین. (از حالت پرسیدنتون معلومه :grin:) در مورد سوال اول بنظر من چون طیف جسم سیاه از نوع پیوسته ست بنابراین نمیتونه ارتباطی با نوارهای جذبی و تابشی ثابت الکترون ها داشته باشه. در مورد مکانیسم دقیقش اطلاع زیادی ندارم ولی باید بدلیل ارتعاشات اتمی باشه. در مورد سوال دوم هم با توضیح خود متن سوال موافقم و فقط اینو اضافه میکنم که تفاوت سرعت که اشاره کردید همون تفاوت دماست. یعنی بعضی از اتم ها دمای بیشتر و بعضی دمای کمتری دارن و بنابراین محدوده تابشی اونها فرق داره. اما عمده اتم ها دمای میانه رو دارن و بنابراین عمده تابش هم در همینجاست. فقط تفاوت شیب چپ و راست نمودار یکم عجیبه (طبق تعریف من باید یکسان باشه) ولی فکر میکنم این تفاوت به تفاوت دامنه ارتعاش اتم ها (همون دامنه موج) بستگی داره. یعنی اتم های سردتر دامنه ارتعاش بیشتری دارن و اتم های گرمتر دامنه ارتعاششون کمتره. درست میگم؟:slow:

mohsen4465
07-29-2012, 06:21 PM
http://up.avastarco.com/images/sb7aza2idmcz98bk7w6h.jpg (http://up.avastarco.com/images/sb7aza2idmcz98bk7w6h.jpg)
(آبی: 5000، زرد:4000 ، سبز:3000 و قرمز 1500 درجه ی ِ کلوین)

ببخشید آقای ابراهیمیان
فکر نمیکنید محور افقی نمودار ایراد داشته باشه؟ بنظرم فرکانس باید در طول محور کوچکتر بشه نه بزرگتر! (محدوده قرمز بنظرم باید سمت راست باشه).:wut:

Ehsan
07-31-2012, 11:49 AM
ببخشید دیر جواب میدم آخه یه دو سه روزی به نت دسترسی نداشتم


خب من چند سوال دارم برای درک بیشتر و بهتر:

1- طیف جسم سیاه ربطی به برانگیختگی اتمها ندارد نه؟ منظورم اینه که منشا تابش اتمهای جسم سیاه دقیقا چیست؟ صرفا به دلیل حرکت آنها است؟ درباره مکانیسم تابش روشنگری بفرمایید

2- با توجه به جواب سوال بالا، دلیل این که در یک فرکانس خاص بیشترین تابش را داریم و از آن نقطه کمتر و بیشتر، تابش کم می شود این است که سرعت ذرات با هم تفاوت دارد و در یک سرعت خاص بیشترین تعداد اتم را داریم و هرچه سرعت بیشتر و کمتر شود تعداد اتمها کمتر می شود؟ روشنگری بفرمایید


1. نه صرفا به خاطر ِ حرکت نیست (گرچه فقط حرکت کافیه!!) فکر کنم این طوریه که در مدل ِ جدید ِ اتمی الکترون مثل ِ یک ابر ِ بار حول ِ بار ِ مثبت ِ هسته به طور ِ متقارن پخش شده. وقتی دو تا ذره به هم برخورد می کنند تقارن ِ این ابر ِ الکترونی قدری به هم می خوره و وقتی این ابر به وضع ِ تعادل برمیگرده انرژی تابش می کنه و منشا ِ تابش همینه

2. علی رغم ِ انتظار جواب ِ این سوال «نه» هستش!!! مثلا اگر جنس ِ ماده ی ِ تابش گر ِ جسم ِ سیاه طوری باشه که یک طیف ِ عجیب و غریب بیرون بده (مثلا شبیه ِ پایین:


http://up.avastarco.com/images/xna2tyqcs0wnuqbsvvfb.png (http://up.avastarco.com/)

)
اما طیفی که از سوراخ ِ جسم ِ سیاه بیرون میاد (البته بعد از رسیدن به تعادل ِ دمایی) کاملا شکلش شبیه ِ طیفی هست که گفتم. یعنی طیف ِ پلانک.
دلیلش رو توی ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40027&viewfull=1#post40027) توضیح دادم :)


یه سوال که شاید خیلی به بحث مربوط نباشه!

تو فرمول ها بعضی جاها برای دما نوشتی T و بعضی جاها Te

اگه اشتباه نکنم Te باید همون دمای موثر باشه!

میخواستم بدونم فرق دمای معمولی با دمای موثر چیه و کجا ها باید دما به کار ببریم و کجا ها دمای موثر تا به دقیق ترین جواب و فرمول برسیم؟

بله اون Te دمای ِ موثر هستش و ممکنه با دمای ِ ترمودینامیکی فرق داشته باشه. اما همیشه در این اختلافها به تعاریف رجوع کنید. به زودی به این مورد می رسیم : )


بذارین مثالی خیلی ساده براتون بزنم؛ ظرف آبی رو تصور کنین که زیر جامی شیشه ای قرار گرفته؛ خب آب تبخیر میشه. بعد از گذر زمان کافی میزان بخار آب داخل جام به حالت تعادل میرسه و فشار داخل ظرف بر روی مقدار مشخصی ثابت میمونه. ثابت این تعادل مقدار مشخص و ثابته و هیچ ارتباطی با شکل جام و ابعاد و اندازه اون نداره و صرفاً با دما رابطه داره. ظرف به هر شکل و هر اندازه ای که باشه بشرط اینکه دما تغییر نکنه فشار سنج عدد یکسانی رو نشون میده. این فشار تبخیر آب در اون دماست که صرفاً با دما و فشار رابطه داره.

این مثال خیلی دقیق نیست چون اصولا فشار با طیف فرق داره (فشار یک عدد هستش و طیف یک تابع)
در ثانی همین سوال رو می شه همینجا هم پرسید: چرا فشار ِ درون ِ جعبه ربطی شکل و اندازه نداره؟ (شما فقط از روی ِ آزمایش دارید می گید نتایج باید توجیه بشن) و جوابش چیزی از این جنس (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40027&viewfull=1#post40027) هستش.


در مورد سوال دوم هم با توضیح خود متن سوال موافقم و فقط اینو اضافه میکنم که تفاوت سرعت که اشاره کردید همون تفاوت دماست. یعنی بعضی از اتم ها دمای بیشتر و بعضی دمای کمتری دارن و بنابراین محدوده تابشی اونها فرق داره. اما عمده اتم ها دمای میانه رو دارن و بنابراین عمده تابش هم در همینجاست. فقط تفاوت شیب چپ و راست نمودار یکم عجیبه (طبق تعریف من باید یکسان باشه) ولی فکر میکنم این تفاوت به تفاوت دامنه ارتعاش اتم ها (همون دامنه موج) بستگی داره. یعنی اتم های سردتر دامنه ارتعاش بیشتری دارن و اتم های گرمتر دامنه ارتعاششون کمتره. درست میگم؟:slow:نه! :دی (به جواب ِ همین سوال تو بالا رجوع کنید)


ببخشید آقای ابراهیمیان
فکر نمیکنید محور افقی نمودار ایراد داشته باشه؟ بنظرم فرکانس باید در طول محور کوچکتر بشه نه بزرگتر! (محدوده قرمز بنظرم باید سمت راست باشه).:wut:

نه ایرادی نداره! :دی قضیه اینه که طیف رو به دو صورت می شه نمایش داد. یکی بر حسب ِ فرکانس و یک یبر حسب ِ طول ِ موج. من بر حسب ِ فرکانس نشون دادم ولی بر حسب ِ طول ِ موج می شه شبیه ِ چیزی که احتمالا زیاد دیدید:


http://up.avastarco.com/images/fbnutyxj1axou4hgy.png (http://up.avastarco.com/)

و اون قضیه ی ِ قرمز و آبی اینجا حل می شه :)


ـــــــــــــــــ
پ.ن: از این سوال و جوابها خوشحال شدم :دی

mohsen4465
07-31-2012, 01:49 PM
ببخشید دیر جواب میدم آخه یه دو سه روزی به نت دسترسی نداشتم



1. نه صرفا به خاطر ِ حرکت نیست (گرچه فقط حرکت کافیه!!) فکر کنم این طوریه که در مدل ِ جدید ِ اتمی الکترون مثل ِ یک ابر ِ بار حول ِ بار ِ مثبت ِ هسته به طور ِ متقارن پخش شده. وقتی دو تا ذره به هم برخورد می کنند تقارن ِ این ابر ِ الکترونی قدری به هم می خوره و وقتی این ابر به وضع ِ تعادل برمیگرده انرژی تابش می کنه و منشا ِ تابش همینه

2. علی رغم ِ انتظار جواب ِ این سوال «نه» هستش!!! مثلا اگر جنس ِ ماده ی ِ تابش گر ِ جسم ِ سیاه طوری باشه که یک طیف ِ عجیب و غریب بیرون بده (مثلا شبیه ِ پایین:

http://www.bealecorner.org/best/measure/cf-spectrum/Fluorescent_spectrum_labelled.png (http://www.bealecorner.org/best/measure/cf-spectrum/Fluorescent_spectrum_labelled.png)
)
اما طیفی که از سوراخ ِ جسم ِ سیاه بیرون میاد (البته بعد از رسیدن به تعادل ِ دمایی) کاملا شکلش شبیه ِ طیفی هست که گفتم. یعنی طیف ِ پلانک.
دلیلش رو توی ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40027&viewfull=1#post40027) توضیح دادم :)



بله اون Te دمای ِ موثر هستش و ممکنه با دمای ِ ترمودینامیکی فرق داشته باشه. اما همیشه در این اختلافها به تعاریف رجوع کنید. به زودی به این مورد می رسیم : )


این مثال خیلی دقیق نیست چون اصولا فشار با طیف فرق داره (فشار یک عدد هستش و طیف یک تابع)
در ثانی همین سوال رو می شه همینجا هم پرسید: چرا فشار ِ درون ِ جعبه ربطی شکل و اندازه نداره؟ (شما فقط از روی ِ آزمایش دارید می گید نتایج باید توجیه بشن) و جوابش چیزی از این جنس (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40027&viewfull=1#post40027) هستش.



نه! :دی (به جواب ِ همین سوال تو بالا رجوع کنید)



نه ایرادی نداره! :دی قضیه اینه که طیف رو به دو صورت می شه نمایش داد. یکی بر حسب ِ فرکانس و یک یبر حسب ِ طول ِ موج. من بر حسب ِ فرکانس نشون دادم ولی بر حسب ِ طول ِ موج می شه شبیه ِ چیزی که احتمالا زیاد دیدید:

http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/universe/blackbodyradiationcurves.png (http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/universe/blackbodyradiationcurves.png)
و اون قضیه ی ِ قرمز و آبی اینجا حل می شه :)


ـــــــــــــــــ
پ.ن: از این سوال و جوابها خوشحال شدم :دی
با عرض پوزش خواستم بگم بجز بند اول پاسختون در مورد ابر الکترونی که برام خیلی جالب بود، در مجموع با کل پستتون مخالفم. (البته شرمنده ها :grin:)

در مورد اون طیف جسم سیاه اونطور که بالاش نوشته طیف مربوط به تخلیه الکتریکی در یک لامپ فلورسانته که فکر نمیکنم گاز داخل اون رو بشه ماده سیاه بحساب آورد؛ راستش اصلاً سیاه نیست! اما مهمتر از اون اینه که تابش لامپ فلورسانت مربوط به تخیله الکتریکیه و در نتیجه به همون روش جذب و نشر مدارهای الکترونی تابش انجام میشه. به همین دلیله که نور این لامپ ها بسته به نوع عنصر داخلشون تغییر میکنه. راحتتر بخوام بگم لامپ فلورسانت نه جسم سیاهه و نه داغه.

در مورد مثال خودم خیلی خیلی دقیق هست تا اونجا که خودم همچین که مطلب تعادل در داخل جسم سیاه رو که نوشته بودید رو خوندم خودبخود یاد این مثال شیمیایی افتادم. البته برای درک اون باید نسبتاً اطلاعات کاملی از علم شیمی و مخصوصاً تعادلهای شیمیایی و ... داشته باشین. در مورد دلیلش که پرسیدن تو مثال توجیه نمیشه باید بگم که تعادل آب و بخار آب صرفاً به تعداد مولکول های آب موجود در هوای بالای آب و همینطور دما مربوط میشه. تعادل زمانی ایجاد میشه که تعداد مولکول های برگشت شونده به داخل ظرف آب با تعداد مولکول های تبخیر شده برابر بشه و این موضوع (تعداد مولکولها) هیچ ارتباطی با شکل و حجم ظرف نداره مگه اینکه مقدار آب کم باشه و کلش قبل از ایجاد تعادل تبخیر بشه. تصور کنین که هر مولکول آب یک فوتونه و آب هم جسم سیاهه. براحتی موضوع رو درک میکنین. این توضیح رو خود شما دادید که اگه دقت کنین در مورد مولکول های آب هم صدق میکنه:
...به چی بستگی داره؟ فقط به چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه. پس کافیه نشون بدیم چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه ربطی به شکل و اندازه و جنس ِ جعبه نداره.

اون قسمت که گفتین به بالا مراجعه کنین تا حدودی هم موافقم هم مخالف. چون خودم دلیل واقعیش رو نمیدونم نمیتونم جواب بدم. ولی تا اونجایی که میدونم حرکات اتمی و مولکولی و حتی کوتاه و بلند شدن پیوندهای شیمیایی هر کدوم در محدوده خاصی تابش میکنن و چون هر مولکول یا اتم لزوماً دمای ظرف رو نداره بنابراین ممکنه بعضی ها طول موج کوتاه تر و بعضی ها بلندتر تابش کنن.

و در آخر در مورد نمودار باید بگم که منظورم رو متوجه نشدید. یکم بیشتر به محور افقی نگاه کنین متوجه منظورم میشین. از راست به چپ باید فرکانس افزایش پیدا کنه. چون نور قرمز سمت راست و نور بنفش سمت چپ نموداره.

با تشکر :burnt:

Ehsan
07-31-2012, 07:18 PM
با عرض پوزش خواستم بگم بجز بند اول پاسختون در مورد ابر الکترونی که برام خیلی جالب بود، در مجموع با کل پستتون مخالفم. (البته شرمنده ها :grin:)

دشمنتون شرمنده


در مورد اون طیف جسم سیاه اونطور که بالاش نوشته طیف مربوط به تخلیه الکتریکی در یک لامپ فلورسانته که فکر نمیکنم گاز داخل اون رو بشه ماده سیاه بحساب آورد؛ راستش اصلاً سیاه نیست! اما مهمتر از اون اینه که تابش لامپ فلورسانت مربوط به تخیله الکتریکیه و در نتیجه به همون روش جذب و نشر مدارهای الکترونی تابش انجام میشه. به همین دلیله که نور این لامپ ها بسته به نوع عنصر داخلشون تغییر میکنه. راحتتر بخوام بگم لامپ فلورسانت نه جسم سیاهه و نه داغه.
ببینید
اولا ماده ی ِ تابشگر با جسم ِ سیاه فرق داره. جسم ِ سیاه یک بسته است که دیواره هاش تابشگر هستند و تابش ِ جسم ِ سیاه هم فقط از یک سوراخ از جعبه بیرون میاد!
ثانیا اون لامپ فلوروسنت فقط و فقط مثالی بود برای ِ طیفش. خوب ظاهرا سیاه و داغ نباشه! من ایرادی نمی بینم!


در مورد مثال خودم خیلی خیلی دقیق هست تا اونجا که خودم همچین که مطلب تعادل در داخل جسم سیاه رو که نوشته بودید رو خوندم خودبخود یاد این مثال شیمیایی افتادم. البته برای درک اون باید نسبتاً اطلاعات کاملی از علم شیمی و مخصوصاً تعادلهای شیمیایی و ... داشته باشین. در مورد دلیلش که پرسیدن تو مثال توجیه نمیشه باید بگم که تعادل آب و بخار آب صرفاً به تعداد مولکول های آب موجود در هوای بالای آب و همینطور دما مربوط میشه. تعادل زمانی ایجاد میشه که تعداد مولکول های برگشت شونده به داخل ظرف آب با تعداد مولکول های تبخیر شده برابر بشه و این موضوع (تعداد مولکولها) هیچ ارتباطی با شکل و حجم ظرف نداره مگه اینکه مقدار آب کم باشه و کلش قبل از ایجاد تعادل تبخیر بشه. تصور کنین که هر مولکول آب یک فوتونه و آب هم جسم سیاهه. براحتی موضوع رو درک میکنین. این توضیح رو خود شما دادید که اگه دقت کنین در مورد مولکول های آب هم صدق میکنه:
...به چی بستگی داره؟ فقط به چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه. پس کافیه نشون بدیم چگالی ِ فوتون های ِ توی ِ جعبه ربطی به شکل و اندازه و جنس ِ جعبه نداره.
همچنان تاکید دارم نه دقیق نیست! گاز ِ فوتونی با گاز ِ اتمی خیلی فرق داره! تو گاز ِ اتمی سیستم تعداد ِ محدود داره و اینجا نا محدود. تو گاز ِ اتمی اتمها رو هم تاثیر دارند و اینجا نه! (البته غیر از در حالتهایی خاص که حوضه ی ِ انرژی های ِ بالاست)و...
از این ها گذشته در مورد ِ گاز ِ اتمی با توضیح های ِ اضافی که دادید می شه قانع شد اما اینجا هم جنس ِ توضیح ها فرق داره و هم نوع استدلال ها واسه همین می گم دقیق نیست.



اون قسمت که گفتین به بالا مراجعه کنین تا حدودی هم موافقم هم مخالف. چون خودم دلیل واقعیش رو نمیدونم نمیتونم جواب بدم. ولی تا اونجایی که میدونم حرکات اتمی و مولکولی و حتی کوتاه و بلند شدن پیوندهای شیمیایی هر کدوم در محدوده خاصی تابش میکنن و چون هر مولکول یا اتم لزوماً دمای ظرف رو نداره بنابراین ممکنه بعضی ها طول موج کوتاه تر و بعضی ها بلندتر تابش کنن.این تیکه رو نفهمیدم! منظورتون دقیقا چیه؟


و در آخر در مورد نمودار باید بگم که منظورم رو متوجه نشدید. یکم بیشتر به محور افقی نگاه کنین متوجه منظورم میشین. از راست به چپ باید فرکانس افزایش پیدا کنه. چون نور قرمز سمت راست و نور بنفش سمت چپ نموداره.

اتفاقا این تیکه رو شما متوجه نشدید. منظور ِ من از بر حسب ِ فرکانس این نبود که نمودار ِ بر حسب ِ طول ِ موج رو فقط بیاییم و فرکانسهای ِ متناظر با طول ِموج ِ مورد ِ نظر رو جاش بنویسیم. بلکه شدت بر حسب ِ فرکانس یعنی این که شما فرکانس رو از صفر تا بی نهایت روی ِ محور ِ افقی بکشید و بعد شدت ِ بر حسب ِفرکانس رو روی ِ اون نمایش بدید (دقت کنید اینجا اصلا تعریف ِ ریاضی ِ شدت تفاوت می کنه!

مثلا فرمول ِ منحنی ِ پلانک بر حسب ِ طول ِ موج می شه فرمول ِ پایینی:
[/URL]http://up.avastarco.com/images/zalquc1qqgvnx793bsp.png (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/math/a/c/f/acfeddb41df4cf47caed8f0f0bc4d6b9.png)
ولی بر حسب ِ فرکانس میشه این :

[URL=http://up.avastarco.com/]http://up.avastarco.com/images/44w1t8u22zw54olzv.png (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/math/f/7/8/f78b71b239dcfb8dd1f4ccb3b186439d.png)

به وضوح تبدیل ِ بین ِ این دو تا از این جنس نیست که از فرمول ِ
lambda=c/nu
استفاده کنید و طول ِ موج رو با فرکانس عوض کنید. بلکه یک ضریب ِدیگه هم وجود داره که از اختلافِ تعریف ناشی می شه.)

Ehsan
08-01-2012, 02:32 PM
آنچه تا کنون بحث می کردیم طیف ِ یک جسم ِ سیاه بود که مستقل از ویژگی های ِ ساختاری ِ جسم ِ سیاه است. اما ما به چیزی واقعی تر نیازمندیم، چون قرار است طیف ِ ستارگان را بررسی کنیم و ستاره ها هم کاملا جسم ِسیاه نیستند پس لازم است تابش از سطح ِ یک ماده را هم بررسی کنیم. ماده از اتم ساخته شده پس قبل از شناخت ِ طیف ِ مواد، بررسی ِ ساختارِ درونی ِ اتم مفید خواهد بود.

اتمها از چه چیز ساخته شدند؟ هسته هایی بسیار فشرده و پرجرم با بار ِ مثبت و الکترونهایی با بار ِمنفی که به دور ِ هسته در حال ِ گردش هستند. (درست مثل ِ سیاره ها که به دور ِ خورشید در گردش اند) نیرویی باعث ِ این گردش می شود جاذبه ی ِ الکتریکی ِ بین ِ بارهای ِ مثبت و منفی است.


مدل ِ سیاره ای ِ چند اتم ( که به مدل ِبور هم مشهور است):

http://up.avastarco.com/images/tbl3lj3znteqpo03kr9.gif (http://up.avastarco.com/)

از قوانین ِ قدیمی ِ الکترودینامیک می دانیم که یک بار ِ الکتریکی ِ شتابدار، انرژی تابش می کند.


الکترون ِ دور ِ هسته هم یک بار ِ الکتریکی ِ شتابدار است. این تابش باعث خواهد شد که الکترون ِ گردش کننده دور ِ هسته انرژی از دست بدهد و نهایتا به درون ِ هسته سقوط کند. اما این اتفاق نمی افتد. یعنی ساختاری که ما از اتمها میبینیم کاملا پایدار است و هیچ سقوطی در کار نیست. الکترونها دور ِ هسته هستند و می گردند و هسته ها هم سر ِ جایشان.

از طرفی قوانین ِ کلاسیک ِ فیزیک هیچ پیشنهادی برای ِ محاسبه ی ِ شعاع ِ مدار ِ این اتمها نداشت در حالی که مشاهدات نشان می داد ویژگی ِ همه ی ِ اتمهایی که هسته ی ِ یکسانی داشتند، با هم یکی بود و تفاوتی نداشتند . مثلا همه ی ِ اتم های ِ هیدروژن که یک هسته و یک الکترون به دورشان دارند، شعاع ِ مدار ِ الکترونشان یکسان بود! این یعنی طبیعت میدانست که چه طور شعاع ِ این مدار را تنظیم کند.

برای ِ اولین بار نیلز بور پیشنهاد داد که فرض کنیم الکترونهایی که دور ِ هسته می گردند می توانند فقط و فقط انرژی های ِ خاصی داشته باشند و در مدار های ِ بسیار خاصی گردش کنند و نمی توانند هر انرژیی کسب کنند و در هر مداری با هر شعاعی گردش کنند. ( این فرض به همان اندازه انقلابی بود که فرض ِ پلانک راجع به بسته های ِ نور. در واقع ایده ی ِ بور هم از همین جا ناشی شد) در واقع این فرض یک راه ِ ساده بود برای ِ پیدا کردن ِ این مدارها و درک ِ این که طبیعت چه طور این مدارها را تنظیم می کند گرچه بسیار خام بود اما قدمهای اولیه بود برای ِ ایجاد ِ مکانیک ِ کوانتم.

مدار های ِ مختلفی که الکترونها در آن مدارهای ِ خاص به دور ِ هسته می گردند هر کدام انرژی های ِ متفاوتی دارند و الکترونها می توانند بین ِ مدارها جهش کنند تا در مدار ِ جدیدی قرار بگیرند و انرژی های ِ جدیدی کسب کنند.

تذکر: دیدگاه ِ سیاره مانند برای ِ الکترونهای ِ دور ِ هسته دارای ِ مشکلات ِ زیادی است. (از جمله عدم ِ توجیه ِ چگونگی ِ جهشهای ِ بین ِ مدارها و همچنین عدم ِ موفقیت در توجیه ِ اتمهای چند الکترونی). فیزیک ِ کوانتم اساسا چنین دیدگاهی را زیر ِ سوال می برد به جای ِ آن از ابر ِ الکترونی (که چگالی ِ این ابر ، احتمال ِ حضور ِ الکترون ِ دور ِ هسته را مشخص می کند) صحبت می شود و این ابر ِ الکترونی دور ِ هسته را احاطه کرده. این ابر ِ الکترونی می تواند حالت و شکلهای ِ متفاوتی به خود بگیرد و این حالتها و اشکال ِ متفاوت همگی انرژی ِ متفاوتی دارند. الکترون به جای ِ جهش از مداری به مدار ِ دیگر، بین ِ این اشکال ِ ابر ِ الکترونی (حالتهای کوانتمی) گذار می کند. این دیدگاه دلچسب تر و منطقی تر است!


چند شکل ِ متفاوت برای ِ ابرهای ِ الکترونی (حالتهای ِ کوانتمی، تغییر ِ شکل ِ این ابرها به هم دیگر معادل ِ پرش ِ الکترون از مداری به مدار ِ دیگر است اما در اصل پرشی در کار نیست و فقط گذار از حالتی به حالت ِ دیگر است که با تغییر ِ انرژی ِ ابر ِ الکترون همراه خواهد بود)
http://up.avastarco.com/images/55uc7b9dja73rldtcy3c.gif (http://up.avastarco.com/)
ــــــــــــــــــــ
المپیادی نوشت: اصل ِ فرض ِ بور این بود که تکانه ی ِ زاویه ای ِ الکترونها گسسته هستش و الکترونها فقط در تکانه های ِ زاویه ای ِ خاصی یافت می شوند. اگر الکترون در n اُمین مدارش باشه، تکانه ی ِ زاویه اش
n*h/2*pi
خواهد بود که h همون ثابت پلانک هستش و pi هم عدد ِ پی. حالا با این فرض می تونید شعاع ِ اولین مدار ِ الکترون دور ِ اتم ِ هیدروژن رو پیدا کنید. از قوانین ِ مکانیک ِ نیوتونی و همچنین از قوانین ِ الکترواستاتیک استفاده کنید و انرژی و شعاع ِ هر مدار رو بیابید :)


فیزیک دوست نوشت: جالبه بدونید که بر خلاف ِ فرض ِ بور، تکانه ی ِزاویه ای ِ اولین مدار h/2pi نیست بلکه صفر هستش !!!:blah: حالا سوال این جاست که چه طور الکترونی که تکانه ی ِ زاویه ای نداره سقوط نمی کنه!؟!؟ یک جواب ِ صوری از این قراره:
الکترون نزدیک ِ هسته می شه، بعد دقت ِ تعیین ِ مکان ِ الکترون بالا می ره، بنا بر اصل ِ عدم ِ قطعیت باید عدم ِقطعیت در تعیین ِ تکانه ی ِ الکترون بسیار بالا بره چون مکانش دقیقتر شده، این عدم ِ دقت در تکانه، تکانه های ِ زیاد رو برای ِ الکترون مجاز می کنه و این تکانه های ِبزرگ، الکترون رو از هسته دور می کنه :دی
جواب ِ دقیقتر با حل ِ معادله ی ِشیرودینگر به دست می آید که البته چنین شهودی پشت ِ این معادلات نیست :پی

پی نوشت1: حالا میشه راجع به طیف های نشری و جذبی صحبت کرد. پیشنهادم اینه که اول راجع به طیفهای ِنشری بحث کنید.
پی نوشت 2: سوالی هست در خدمتم :)
پی نوشت ِ 3: اگر اشکالی وجود داره حتما بگید. چون زیاد می نویسم احتمال ِ اشتباهم بالاست.
پی نوشت ِ 4: آخ دستم! :))

solh
08-01-2012, 03:12 PM
من توی این مباحث از هر کی سوال میپرسم به سرعت جواب میده این نتایج از معادلات شرودینگر بدست میاد !!

و هنوز که هنوزه این درک رو پیدا نکردم که چی میشه الکترون شتاب دار تابش نمیکنه ؟ (حداقل یه شهود به ما بدین !)

Ehsan
08-01-2012, 07:29 PM
من توی این مباحث از هر کی سوال میپرسم به سرعت جواب میده این نتایج از معادلات شرودینگر بدست میاد !!

و هنوز که هنوزه این درک رو پیدا نکردم که چی میشه الکترون شتاب دار تابش نمیکنه ؟ (حداقل یه شهود به ما بدین !)


راستش رو بخوای مهمترین ویژگی ِ کوانتم اینه که کلا هر چی تا به حال راجع به جهان شهود و تصور داشتی همشون رو زیر ِ سوال می بره! اصلا ویژگیش اینه که کلا با شهود تناقض داره :)) در عین ِ حال از ریاضیات ِ بسیار قرص و محکمی برخوردار هستش که نمی شه به سادگی ردش کرد.

کلا توی ِ مسائلی که کوانتم سر و کله اش پیدا می شه نباید به دنبال ِ شهود بود!!!

یکی از این موارد این طوری بود:

بعد از موفقیت های ِ بسیار زیادی که مدل ِ بور در مورد ِ پیش بینی کردن ِ حالت های ِ اتم ِ هیدروژن به ارمغان آورده بود، نارسایی های ِشدیدی در مورد اتمهای ِچند الکترونی داشت. بور و همکارانش بسیار سعی کردند در قالب ِ مدل ِ بور این اتمها رو پیش بینی کنند اما همه ی ِ تلاشها نا موفق بود. تا این که پیشگامان ِ اساسی ِ مکانیک ِ کوانتمی قدمی بسیار بزرگ برداشتند و فرضی کردند که حتی فکرش هم بسیار آزار دهنده بود:

هایزنبرگ فرض کرد که هر گونه تصور ِ ما راجع به اتم (الکترونها به عنوان ِ کره هایی با بار ِ منفی در یک مدار ِ دایره ای به دور ِ هسته) ناشی از تخیلات و تمایلات ِ ماست. واقعیت اینه که ما تنها چیزی که از اتم می بینیم یک سری تراز ِ انرژی هستش و نه بیشتر! پس به دنبال ِشهود گشتن در این مسئله (اتم ) کار ِ بیهوده ای هستش (دقت کنید این یک فرض ِ اولیه در مکانیک ِ کوانتم بوده!!! ) بعدش یک مکانیک ِ ماتریسی پیشنهاد کرد و باقی ِ قضایا

اما نکته ی ِ اصلی اینه که واقعا شهودی وجود نداره! شهود ِ ما اشتباهه (همون طوری که در مورد ِ مسئله ی ِزمان و وجود ِ زمان ِ مطلق شهود ِ ما اشتباه می کرد)

البته شاید بشه بعدا توجیهی قشنگ پیدا کرد اما فی الحال چنین چیزی وجود نداره! :دی

mohsen4465
08-01-2012, 08:23 PM
من توی این مباحث از هر کی سوال میپرسم به سرعت جواب میده این نتایج از معادلات شرودینگر بدست میاد !!

و هنوز که هنوزه این درک رو پیدا نکردم که چی میشه الکترون شتاب دار تابش نمیکنه ؟ (حداقل یه شهود به ما بدین !)

به نظر من نباید شتاب لحظه ای الکترون رو در نظر گرفت بلکه باید شتاب برآیند کل اوربیتال رو مدنظر قرار داد که میشه 0. دلیلش هم این موضوعه که الکترون براستی، براستی (تأکید)، در آن واحد در تمام نقاط اوربیتال حضور داره. در واقع نمیشه اون رو بصورت ذره ای در حال چرخش فرض کرد بلکه باید اون رو بشکل ابری از بار منفی بدور هسته اتم تصور کرد. :)

Ehsan
08-02-2012, 06:59 PM
در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40501&viewfull=1#post40501) راجع به این بحث کردیم که الکترون می تواند حول ِ اتم در مدارهای ِ بسیار خاصی قرار بگیرد و انرژی های ِخاصی کسب کند (به همراه ِ این تذکر که تعبیر ِ درست ِ این مدارها در واقع حالت های ِ کوانتمی ِ یک ابر ِ الکترونی است)


به هر کدام از انرژی هایی که به این حالتها نسبت داده می شود یک تراز ِ انرژی می گویند. وقتی الکترونی مدارش را عوض می کند یا حالت ِ کوانتمی اش را تغییر می دهد اصطلاحا می گویند تراز ِ انرژی اش را تغییر داده و از یک تراز به تراز ِ دیگر رفته است. (اگر الکترون از ترازی با انرژی ِ کمتر به ترازی با انرژی ِ بیشتر برود می گویند به تراز ِ بالاتر پریده و اگر برعکس باشند می گویند به تراز ِپایین تر سقوط کرده).

مقایسه ی ِ انرژی ِ مدارهای ِ مختلف (اون خط های ِقرمز رو ندیده بگیرید)
http://up.avastarco.com/images/xrr166hywzna4hr1g21v.gif (http://up.avastarco.com/)

تراز های ِ انرژی شبیه ِ صندلی های ِ خالی ِ اطراف ِ هسته ی اتم هستند که الکترونها باید آن را پر کنند.

در حالت ِ عادی الکترونها دوست دارند پایین ترین تراز ِ انرژی ِ ممکن را پر کنند. یعنی ترازی را پر کنند که کمترین انرژی ِ ممکن را دارد (این خاصیت گویا ذاتی ِ طبیعت است! همیشه در طبیعت سیستمهایی که یافت میشوند و پایدار اند، کمترین انرژی ِ ممکن را دارند مثلا علت ِ کره شدن ِ سیارات این است که کره بین ِتمام ِ اَشکال ِ هندسی کمترین انرژی ِ ممکن را دارد یا گلوله ای در کاسه همیشه به سمت ِ پایین ترین نقطه ی ِ کاسه (که کمترین انرژی را دارد) می رود و آنجا می ماند).

اگر تراز ِ انرژیی پر باشد الکترون ِ دیگری نمی تواند آن را پر کند و باید در تراز ِ بالاتر قرار بگیرد. پس قانون ِکلی این است: الکترونها همیشه پایین ترینِ تراز ِ پر نشده ی ِ ممکن را پر می کنند (دقیقا شبیه ِ مثال ِ صندلی! دو نفر نمی توانند روی ِ یک صندلی بنشینند ) به این قانون که همیشه فقط و فقط یک الکترون می تواند در یک تراز ِ انرژی قرار بگیرد اصل ِ طرد ِ پاولی می گویند.

تراز های ِ کوانتمی ِ انرژی (از این شکل می توان ترتیب ِ پر شدن ِ الکترونها را درک کرد s,f,p,d حالتهای ِ خاص ِ کوانتمی هستند, مثلا 3p یعنی حالت ِ p از مدار ِ سوم و تعداد ِ خط های ِ تیره هم ظرفیت ِ هر حالت است. هر خط ِ تیره دو الکترون با اسپین ِ مخالف در خود جای میدهد. یکی از اسپینها انرژی ِ کمتری دارد بنا بر این با اصل ِ طرد ِ پاولی تناقضی نخواهد داشت)
http://up.avastarco.com/images/fus0731d2n9g2b98xo0k.gif (http://up.avastarco.com/)


اگر اتم در حالتی باشد که همه ِ الکترونهایش پایین ترین ترازها را اشغال کرده باشند (به عبارتی تراز ِ پایینی ِ هیچ الکترونی خالی نباشد) می گویند اتم در حالت ِ پایه است. در غیر ِ این صورت اتم در حالت ِ بر انگیخته قرار می گیرد یعنی الکترونی وجود دارد که می تواند به تراز ِ پایین تری سقوط کند. (نکته ی ِ اصطلاحی : گاهی بر انگیختگی را به الکترون هم نسبت می دهند و می گویند که الکترون بر انگیخته است! اما فقط بازی با کلمات است :دی )

مقایسه ی ِ انرژی ِ حالت های ِ بر انگیخته با حالت ِ پایه:
http://up.avastarco.com/images/esh4m8badnptv2vx3qlb.gif (http://up.avastarco.com/)

تغییر ِ تراز ِ الکترون مستلزم ِ تغییر ِ انرژی ِ الکترون است، یعنی الکترون یا باید انرژی بگیرد یا انرژی از دست بدهد اما پایستگی ِ انرژی یکی از مقدس ترین اصول ِ فیزیک است، پس این سوال واضح و منطقی است که: انرژیی که الکترون از دست می دهد به کجا می رود و انرژیی که به دست می آورد از کجا به دست می آید؟

راه های ِمختلفی برای ِ تغییر ِ انرژی ِ الکترون و فرستادن ِ آن به تراز ِ بالاتر یا پایین تر وجود دارد. بر انگیختگی ِ دمایی، جذب و نشر ِ فوتون و ....
ـــــــــــ
دانش آموز نوشت: کسایی که شیمی ِ دوم ِ دبیرستان رو خوب یاد گرفته باشند نباید مشکلی با این پست داشته باشن :)
پی نوشت1: درسته باید راجع به طیف ِ نشری حرف میزدم ولی خوب! دیدم اینم بحثیه که بودنش بهتر از نبودنشه (راستش شروع کردم به نوشتن می خواستم طیف ِ نشری رو بگم دیدم طولانی شد گفتم یه پست اضافی :دی !) انشالله طیف ِ نشری در پست ِ بعدی.

پی نوشت2: شرمنده این یکی یه کمی تخصصی شد. هر جا رو خواستید بگید تا توضیح ِ بیشتری بدیم :)

همه پرسی: گاهی دوستان می گن سرعت ِ تاپیک زیاده. سعی می کنم هر روز یک پست ِ آموزشی بگذارم. حالا سوالم اینه که زیاده یا کم ؟ (می تونید پیام خصوصی بفرستید یا تو پروفایلم بگید)

celestial boy
08-03-2012, 09:18 AM
سلام.یه چنتا سوالم من می پرسم:
1)الکترون برای تغییر اوربیتال هم باید سطح انرژی عوض کنه؟؟این تغییر سطح هم طیف داره؟؟
2)الکترون تغییر اسپین هم داره؟؟اون چی طیف ایجاد می کنه؟؟
3)طیف بازتاب شده تا چه حد خواص طیف اصلی رو داره؟؟(البته فک کنم وقت پرسیدنش نباشه)

Ehsan
08-03-2012, 02:05 PM
سلام.یه چنتا سوالم من می پرسم:
1)الکترون برای تغییر اوربیتال هم باید سطح انرژی عوض کنه؟؟این تغییر سطح هم طیف داره؟؟
2)الکترون تغییر اسپین هم داره؟؟اون چی طیف ایجاد می کنه؟؟
3)طیف بازتاب شده تا چه حد خواص طیف اصلی رو داره؟؟(البته فک کنم وقت پرسیدنش نباشه)

جواب ِ سوال ِ اولتون بله هستش :) دومی هم همین طور. به سومی هم میرسیم! (یه کمی کلا عجله دارید! همه ی ِ اینا رو قراره بررسی کنیم :دی)

اما یه نکته. تغییر ِ اوربیتال هم بله موجب ایجاد ِ خط ِ طیفی می شه اما مثلا وقتی الکترون بین 5s و 4d جا به جا می شه اختلاف ِ انرژی به حدی کمه که فوتون ِ آزاد شده در طول ِ موج ِ رادیویی خواهد بود و در نتیجه خط ِ طیفی هم در همون ناحیه قرار می گیره. این خطوط عملا خیلی معروف نیستند.

Ehsan
08-04-2012, 09:50 AM
اتمها نمی توانند در حالت ِ بر انگیخته پایدار بمانند. زیرا همان طور که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40624&viewfull=1#post40624) گفته شد الکترونها دوست دارند همیشه در تراز ِ انرژی ِ پایین تری حضور داشته باشند. بنا بر این الکترونی که در تراز ِ بالاتر است با از دست دادن ِ انرژی به تراز ِ پایین تر سقوط می کند.

این انرژی ِ از دست رفته چه می شود؟ ساده است! به صورت ِ یک فوتون تابش می شود. یعنی الکترون با تابش ِ یک فوتون، انرژی از دست می دهد و به تراز ِ پایین تر سقوط می کند. (هیچ راه ِ دیگری برای ِ از دست دادن ِ این انرژی وجود ندارد)


حالا ما رابطه ی ِ انرژی ِ یک فوتون با فرکانسش را می دانیم، فوتونی که دارای ِ انرژی ِ E است، فرکانسش

f=E/h

خواهد بود.


گسیل ِ یک فوتون با فرکانس ِ v که به علت ِ سقوط ِ الکترون به تراز ِ پایین تر رخ داده
http://up.avastarco.com/images/o8nx9g7mhfxi7nkdqxa.png (http://up.avastarco.com/)



اگر تعداد ِ زیادی اتم داشته باشیم که در حالت ِ بر انگیخته باشند، الکترون ِ این اتمها به تراز ِ پایین تر سقوط کرده و فوتونی در تعدادی فرکانس ِ خاص آزاد می کنند. فوتون یعنی نور! پس این اتمها در حالت ِ بر انگیخته از خود نور گسیل می کنند تا به حالت ِ پایه برسند. بررسی ِ طیف ِ این نور بسیار جالب است. اگر شما به طیف ِ این نور نگاه کنید به جای ِ یک طیف ِ پیوسته و روشن مثل ِ شکل ِ زیر

http://up.avastarco.com/images/xmk2o22ujf22mkkyxivl.jpg (http://up.avastarco.com/)

یک طیف ِ تیره خواهید دید که تعدادی خطوط ِ بسیار روشن و مشخص در آن دیده می شود. مثل ِ اَشکال ِ زیر:

http://up.avastarco.com/images/pgxx2vn5igujrynax5m.gif (http://up.avastarco.com/)
(حالا بعدا میگم قضیه ِ این اسم ِ اتمها دقیقا چیه :دی )

به چنین طیفی ، طیف ِ نشری (گسیلی) می گویند و به هر کدام از خطها ، خط ِ طیفی ِ نشری (یا به اختصار : خط ِ نشری) می گویند.

توضیح ِ این که چرا طیف ِ نشری چنین شکلی دارد چندان سخت نیست. کافی است به این نکته توجه کنیم که اتمها ترازهای ِ انرژی ِ بسیار خاصی دارند و الکترونها مجبور اند بین ِ این تراز های ِ انرژی رفت و آمد کنند و انرژی ِ فوتون های ِ گسیل شده طوری است که فقط به اندازه ی ِ اختلاف ِ انرژی ِ دو تراز باشد
(نه حتی ذره ای بیشتر و نه ذره ای کمتر در غیر ِ این صورت اصل ِ پایستگی ِ انرژی نقض می شود! اصلی بسیار مقدس!!! :پی )

انرژی ِ خاص ِ فوتون هم یعنی فرکانس ِ خاص! پس نمودار ِ طیف ِ این حالت گونه خواهد بود که فقط در فرکانسهایی بسیار خاص، نور گسیل خواهد شد.

حالا سوال اینجاست: چرا اصلا اتمها باید در حالت ِ بر انگیخته باشند؟


ـــــــــــــ
پی نوشت1: میتونید در همه ی ِ متن ِ بالا به جای ِ «فرکانس»، بخونید «رنگ» یا «فام»! دقیق نیست ولی احساس می کنم راحتتر می شه :دی

پی نوشت2: انتظار نداشتم این یکی هم این قدر طول بکشه ولی شد! انشاالله در مورد ِ خود ِ طیف ِ نشری جزئیات ِ بیشتری رو شرح خواهیم داد. از علت ِ ایجاد شروع می کنیم ، مصداق های ِنجومی ِ طیف ِ نشری و در ادامه به این می رسیم که چه چیزهایی در تعیین ِ ویژگی های ی خطوط ِ نشری تاثیر دارند (از جمله فرکانس و پهنا و قدرت ِ خطوط، خود ِ این باید دو پستی زمان ببره!!!) و کاربردهایی که این خطوط ِ طیفی دارند و نهایتا معرفی ِ چند تا از خطوط ِ طیفی ِ معروف. بعد از اینها میریم سراغ ِ طیف ِ جذبی و باز هم این قضایا. فکر کنم این روال منطقی باشه مگر این که احساس کنم این وسط یه چیزی جا افتاده.

پی نوشت 3: و همچنان سوالی اگر هست در خدمتیم :) :دی

Ehsan
08-05-2012, 11:31 AM
اینجا (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40758&viewfull=1#post40758) گفتیم که برای ِ داشتن ِ طیف ِ نشری باید یک دسته اتم ِ بر انگیخته داشته باشیم. اما چه طور اتم ِ بر انگیخته داشته باشیم؟


به طور ِ طبیعی برای ِ این که یک سری اتم همیشه در حالت ِ برانگیخته داشته باشیم تا با سقوط شان به حالت ِ پایه، طیف ِ نشری ایجاد کنند، باید همیشه به اتم انرژی برسانیم، انرژیی که به اتم می رسانیم به الکترون منتقل می شود و آن را به تراز ِ بالاتر می فرستد. چون حضور ِ الکترون در ترازِ بالاتر پایدار نیست ، الکترون با تابش ِ یک فوتون و از دست دادن ِ انرژی به تراز ِ پایینتر سقوط می کند و طیف ِ نشری آن طور که توضیح داده شد تولید می شود.


چندین راه برای ِ رسیدن ِ انرژی به اتم وجود دارد تا طیف ِ نشری تولید شود. این جا دو راه ِ طبیعی برای ِ تولید ِ طیف ِ نشری شرح داده خواهد شد که اغلب در اجرام ِ آسمانی ِ ورای ِ جو ِ زمین (اجرام ِ نجومی :پی ) رخ می دهد.

یک)تابش ِ نور

یک گاز ِ سرد و بسیار رقیق را در فضا تصور کنید. اگر یک نور ِ بسیار قوی با طیفی پیوسته به این گاز تابیده شود چه اتفاقی می افتد؟ (اهمیت ِ پیوستگی ِ طیف ِ این نور به زودی مشخص می شود) این نور قوی با طیف ِ پیوسته در واقع تعداد ِ بسیار زیادی فوتون است که به این گاز می رسد. چون گاز رقیق است بیشتر ِ فوتون ها از گاز رد می شوند اما فوتونهایی که انرژی ِ «درست»*ی برای ِ فرستادن ِ الکترون به تراز ِ بالاتر دارند توسط ِ الکترونها شکار می شوند و الکترونها به کمک ِ این انرژی به تراز ِ بالاتر می روند و در نتیجه اکثر ِ اتمهای ِ گاز بر انگیخته می شوند!

http://up.avastarco.com/images/6ziuoxn2fpy2m8unkcy0.jpg (http://up.avastarco.com/)
این عکس ادیت شده! :دی


گفتیم این حالت ِ بر انگیخته پایدار نیست و دوامی ندارد چون که الکترون دوست دارد به تراز ِ پایین سقوط کند، پس الکترون با تابش ِ فوتون دوباره به تراز ِ پایه سقوط می کند. این فوتون ِ تابش شده لزوما در جهت ِ خاصی نیست بنا بر این مشاهده می شود که این توده ی ِ گاز در تمام ِ جهات نوری گسیل می کند که طیف ِ این نور طیف ِ نشری است.

اهمیت ِ پیوستگی ِ طیف ِ نوری که قرار است به گاز تابانده شود اینجاست: طیف ِ پیوسته یعنی فوتونها در تمام ِ انرژی ها به میزان ِ مطلوبی وجود دارند بنا بر این اتمهای ِ گاز ِ سرد ِ ما، فوتونهای ِ مورد ِ نظرشان (با انرژی ِ «درست») را پیدا خواهند کرد و بر انگیخته خواهند شد!



دو) گرم کردن

این ساده ترین روش برای ِ تولید ِ طیف ِ نشری است! باز هم یک توده ی ِ گاز ِ رقیق را در نظر بگیرید که این بار بسیار داغ است. داغ بودن یعنی این که اتمهای ِ این گاز با سرعت ِ بسیار بالایی در حال ِ حرکت هستند. البته سرعت ِ همه ی ِ اتمها یکسان نیست و اتمها در همه ی ِ سرعتها یافت می شوند اما دمای ِ بالا سرعت های ِ زیاد را هم مجاز می کند.

در این حالت، اگر دو اتم به هم برخورد کنند و سرعتشان طوری باشد که بتوانند با استفاده از انرژی ِ برخورد، الکترون را به تراز ِ بالاتر بفرستند، درون ِ این گاز تعداد ِ بسیار زیادی اتم ِ برانگیخته خواهیم داشت! اتم ِ برانگیخته هم که پایدار نیست و نوری گسیل می کند که طیفش همان طیف ِ نشری است.

http://up.avastarco.com/images/dr03wela9dqim2xgitl.jpg (http://up.avastarco.com/)

تبصره: البته در این مورد طیف ِ این تابش در همه ی ِ فرکانسها مقدار دارد. (بر خلاف ِ طیفهای ِ نشری ِ دیگر که فقط در فرکانسهای ِ بسیار خاصی تابش وجود داشت).

اما تابش در غیر از فرکانسهای ِ اصلی (که بیشتر ِ تابش در آنهاست) بسیار کم و ضعیف است. علت ِ این تابش ِ ضعیف هم هم این است که این گاز تا حدودی خواص ِ جسم ِ سیاه را دارد (البته بسیار ضعیف) و می تواند یک طیف ِ پلانک تولید کند اما طیف ِ پلانک ِ تولید شده بسیار ضعیف است و وقتی با طیف ِ نشری جمع می شود می توان از آن صرف ِ نظر کرد.

شکل ِ طیف ِ گاز ِ داغ با تبصره :پی
http://up.avastarco.com/images/nmls2lc8oij66r4mlc3.gif (http://up.avastarco.com/)
ـــــــــــــــــــــ

* انرژی ِ «درست» یعنی همون انرژیی که وقتی الکترون جذبش کرد اصل ِ پایستگی ِ انرژی رو نقض نکنه! یعنی اگر الکترون داره میره به ترازی که انرژیش 2.1 واحد بیشتر از تراز ِ الانش هست، حتما فوتونی رو جذب کنه که انرژیش 2.1 واحده. در غیر ِ این صورت اصل ِ پایستگی ِ انرژی نقض می شه.
خودمونی نوشت: برای ِ این گاز ِ سرد و رقیق، فوتونهایی که انرژیشون برای ِ جابه جایی از ترازی به تراز ِ دیگه اصلا «درست» نیست دیده نمی شن! یعنی هییچ اتفاقی در طول ِ مسیر براشون رخ نمی ده.

نه جذب می شن نه بازتاب انگار که اصلا گازی مقابلشون وجود نداره.

فیزیک دوست نوشت: برای ِ مواد ِ اطرافمون ، علت ِ این که بعضی ها بازتابگر هستند و بعضی ها پخش کننده و بعضی ها هم شیشه ای دقیقا به این برمیگرده که ترازهای ِ انرژی ِ اون ماده چه طوری هستش. برای ِ شیشه ترازهای ِ انرژی طوری هستش که فوتون های ِ نور ِ مرئی نمی تونند کاری بکنند. نه جذب می شن و نه بازتاب و فقط رد میشن. برای ِ بازتابگرها ترازهای ِ انرژی طوری هستش که فوتون اصلا نمی تونه درون ِ ماده نفوذ کنه (ماده در مرز ِ خودش یک پتانسیل ِ بالایی رو ایجاد می کنه که فوتون ِ کم انرژی کاری از دستش بر نمیاد!!) و اگر سطح به اندازه ی ِ کافی سیقلی باشه بازتاب رخ میده. در مواد ِ دیگه عموما تراز ِ انرژی طوری هستش که فوتون می تونه جذب بشه و دوباره بازتاب بشه و بسته به ترازهای ِ مختلف ِ انرژی جذب و بازتاب برای ِ فرکانسهای ِ مختلف متفاوت رخ می ده و به همین خاطر ما رنگهای ِ متفاوتی رو برای ِ اجرام می بینیم. البته در نظر داشته باشید که برای ِ موادی که از تعداد ِ زیادی اتم کنار ِ هم ساخته شدن (جامدات) ترازهای ِ انرژی به جای ِ یک انرژی ِ خاص، یک بازه انرژی هستن.


پی نوشت1 : پست ِ آموزشی ِ بعدی به این اختصاص خواهد داشت که چه چیزی مکان ِ خطوط ِ طیفی رو تعیین می کنه (به عبارتی فرکانس ِ خطوط ِ طیفی) و چند تا خط ِ طیفی ِ معروف و بعد از اون چند مصداق ِ نجومی برای ِ طیفهای ِ نشری و بعدش هم کمی بیشتر راجع به طیف ِ نشری و جزئیاتش بحث می کنیم و بعدش طیف ِ جذبی کار ِ چندانی نداره چون خیلی نزدیک ِ طیف ِ نشری.


پی نوشت 2: سوالی هست در خدمتم :)

mohsen4465
08-05-2012, 03:17 PM
فیزیک دوست نوشت: برای ِ مواد ِ اطرافمون ، علت ِ این که بعضی ها بازتابگر هستند و بعضی ها پخش کننده و بعضی ها هم شیشه ای دقیقا به این برمیگرده که ترازهای ِ انرژی ِ اون ماده چه طوری هستش. برای ِ شیشه ترازهای ِ انرژی طوری هستش که فوتون های ِ نور ِ مرئی نمی تونند کاری بکنند. نه جذب می شن و نه بازتاب و فقط رد میشن. برای ِ بازتابگرها ترازهای ِ انرژی طوری هستش که فوتون اصلا نمی تونه درون ِ ماده نفوذ کنه (ماده در مرز ِ خودش یک پتانسیل ِ بالایی رو ایجاد می کنه که فوتون ِ کم انرژی کاری از دستش بر نمیاد!!) و اگر سطح به اندازه ی ِ کافی سیقلی باشه بازتاب رخ میده. در مواد ِ دیگه عموما تراز ِ انرژی طوری هستش که فوتون می تونه جذب بشه و دوباره بازتاب بشه و بسته به ترازهای ِ مختلف ِ انرژی جذب و بازتاب برای ِ فرکانسهای ِ مختلف متفاوت رخ می ده و به همین خاطر ما رنگهای ِ متفاوتی رو برای ِ اجرام می بینیم. البته در نظر داشته باشید که برای ِ موادی که از تعداد ِ زیادی اتم کنار ِ هم ساخته شدن (جامدات) ترازهای ِ انرژی به جای ِ یک انرژی ِ خاص، یک بازه انرژی هستن.

سلام آقا احسان.
من بازم مخالفم! :thumbsup:
البته نه با همش بلکه فقط با اون قسمتی که تو نقل قول بالا جدا کردم.

1) شما گفتید که شیشه بی رنگه چون نور مرئی از اون کاملاً رد میشه در حالی که بنظر من اینطور نیست. به نظر من شیشه هم طیف جذبی داره اما چون نوارهای جذبی اون خیلی نازکن و از طرف دیگه سه رنگ اصلی رو از خودش عبور میده بنابراین چشمان ما اشیاء رو از پشت اون با رنگ های واقعی و عادیشون میبینن. حتی نور خورشید و یا همین لامپ کم مصرف داخل اتاق هم هم طیف پیوسته کامل نیست با این حال کاملاً سفید رنگ دیده میشه.

2) گفتین که دلیل بازتاب نور به ترازهای انرژی ماده برمیگرده در حالی که تا اونجایی که من میدونم بازتاب نور به خاصیت موجی فوتون ها مربوط میشه:


[/URL][URL=http://up.avastarco.com/]http://up.avastarco.com/images/2foau5rrd1bn1c48v1m.gif (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Partial_transmittance.gif/250px-Partial_transmittance.gif)

Ehsan
08-05-2012, 05:51 PM
سلام آقا احسان.
من بازم مخالفم! :thumbsup:
البته نه با همش بلکه فقط با اون قسمتی که تو نقل قول بالا جدا کردم.

1) شما گفتید که شیشه بی رنگه چون نور مرئی از اون کاملاً رد میشه در حالی که بنظر من اینطور نیست. به نظر من شیشه هم طیف جذبی داره اما چون نوارهای جذبی اون خیلی نازکن و از طرف دیگه سه رنگ اصلی رو از خودش عبور میده بنابراین چشمان ما اشیاء رو از پشت اون با رنگ های واقعی و عادیشون میبینن. حتی نور خورشید و یا همین لامپ کم مصرف داخل اتاق هم هم طیف پیوسته کامل نیست با این حال کاملاً سفید رنگ دیده میشه.

2) گفتین که دلیل بازتاب نور به ترازهای انرژی ماده برمیگرده در حالی که تا اونجایی که من میدونم بازتاب نور به خاصیت موجی فوتون ها مربوط میشه:


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Partial_transmittance.gif/250px-Partial_transmittance.gif (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Partial_transmittance.gif/250px-Partial_transmittance.gif)



علیک ِ سلام

1) شیشه طیف رو تغییر می ده اما طیف ِ جذبی نداره!

این شکل ِ عبور دهی ِ نور توسط ِ شیشه بر حسب ِ طول ِموج هستش. می بینید که تو تیکه ی ِ مرئیش تقریبا هیچ خط ِ جذبی وجود نداره:
http://up.avastarco.com/images/1whwmykkxny4fwr8rjs.jpg (http://up.avastarco.com/)
و البته این تغییر دادن ِ طیف مربوط می شه به سد ِ پتانسیلی که جلوی ِ فوتون ها هنگام ِ ورودشون به شیشه قرار داره، جذب در طول ِ مسیر ِ فوتون اتفاق نمی افته بلکه هنگام ِ ورود اتفاق می افته و البته اسم ِ این فرایند جذب نیست! بلکه بازتاب ِ بخشی از نور هستش هنگام ِ ورود به شیشه.

(البته خود ِ شیشه همیشه به خاطر ِ ناخالصی هایی که داره در طول ِ مسیرش فوتونها رو جذب می کنه، شیشه های ِ خالصتر می تونن فوتونها رو تا مسیر های ِ طولانیتری برسونن چنین شیشه هایی عملا برای ِ صنایعی مثل ِ فیبر ِ نوری به کار میرن)


2) بازتاب جزو ِ خواصی هست که هم با دیدگاه ِ موجی و هم با دیدگاه ِ ذره ای رخ می ده: اگر شما یک توپ ِ لاستیکی رو محکم به دیوار بزنید چه اتفاقی می افته؟ از سطح ِ دیوار درست مثل ِ نور بازتاب میشه! (البته اگر سرعت ِ توپ به میزان ِ خوبی زیاد باشه و برخورد، اطلاف ِ انرژی به همراه نداشته باشه راحتتر دیده می شه!!)

اتفاقا بازتاب خاصیتی هستش که به صورت ِ ذره ای راحتتر درک می شه تا موجی!!!

Ehsan
08-06-2012, 12:05 PM
اکنون نوبت به بررسی ِ این رسیده که چه چیزی مکان ِ خطوط ِ طیفی را تعیین می کند؟

بررسی ِ جواب ِ این سوال خیلی سخت نیست. چرا که تنها کافیست راجع به ساز و کار ِ ایجاد ِ طیف اطلاع داشته باشیم که داریم! (به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40758&viewfull=1#post40758) و این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40624&viewfull=1#post40624) مراجعه کنید!)

اتمها از معمولا بر حسب ِ این که هسته ها چند بار ِ مثبت دارند دسته بندی می شوند. (به تعداد ِ بارهای ِ مثبت ِ درون ِ هسته ی ِ اتم عدد ِ اتمی می گویند و هر عنصر را با عدد ِ اتمی اش می شناسند مثلا هیدروژن عدد ِ اتمی ِ 1 دارد و اکسیژن عدد ِ اتمی اش 8 است و کربن هم 6 و....) دلیل ِ این امر این است که تعداد ِ بار ِ مثبت، تعداد الکترونهای ِ اطراف ِ هسته، توزیع ِ ترازهای ِ انرژی ِ اطراف ِ هسته و نحوه ی ِ توزیع الکترونها بین ِ ترازهای ِ خالی ِ انرژی را مشخص می کند. همه ی ِ اینها هم خواص ِ شیمیایی ِ عناصر را تعیین می کند که البته بحث ِ ما نیست.


همان طور که گفته شد الکترونها می توانند بین ِ ترازهای ِ مختلف رفت و آمد کنند و همین رفت و آمد است که خطوط ِ طیفی را ایجاد می کند. حالا یک اتم ِ خاص مثل ِ هیدروژن را در نظر بگیرید. عدد ِ اتمی ِ هیدروژن 1 است. بنا بر این یک الکترون دارد و عملا هفت تراز ِ انرژی (در واقع بیشتر از هفت تراز، اما به دلایلی عملا هفت تا به درد می خورد چون رفتن ِ الکترون به ترازهایی مثل p مستلزم ِ کمی عدم ِ تقارن است که به ندرت در طبیعت دیده می شود تنها زمانی این ترازها مهم می شوند که تراز های ِ پایینتر ِ همان مدار پر باشند مثلا تراز p وقتی که تراز ِ s توسط ِ الکترونهای ِ دیگری پر شده باشد ، مهم می شود). الکترون به چند طریق بین ِ این هفت مدار می تواند حرکت کند؟ مثلا از مدار ِ سه به یک سقوط می کند، یا از هفت به شش یا از پنج به دو و یا .....

[/URL]http://up.avastarco.com/images/6zbzlpjf59ka8d6jx5ls.gif (http://up.avastarco.com/images/6zbzlpjf59ka8d6jx5ls.gif)

به راحتی می توان تعداد ِ این حرکت ها را شمرد. برای ِ اتم ِ هیدروژن و یک الکترون این تعداد برابر با 21 حرکت ِ ممکن است. هر کدام از این حرکتها به یک مقدار ِ خاص ِ انرژی (که اختلاف ِ انرژی ِ بین دو تراز است) مربوط می شوند و انرژی هم که همان فرکانس است. پس هر حرکتی یک خط ِ طیفی در یک فرکانس ِ خاص تولید می کند. این گونه هیدروژن دارای ِ 21 خط ِ طیفی می شود! و فرکانسهای ِ این خطوط هم به راحتی قابل محاسبه است :)

هر اتمی بر اساس ِ عدد ِ اتمی اش ، ترازهای ِ انرژی ِ خاصی دارد و همان طور که گفته شد این تراز های ِ انرژی باعث ِ به وجود آمدن ِ خطوط ِ طیفی ِ خاصی می شوند که فرکانس ِ این خطوط ِ طیفی با در دست داشتن ِ انرژی ِ ترازها قابل ِ محاسبه است. بر این اساس چون ترازهای ِ انرژی ِ هر اتم فقط مختص به خودش است و با اتمی دیگر متفاوت، می توان حدس زد که طیف ِ نشری ِ هر اتم هم مختص ِ خودش است! درواقع این حدس واقعا درست است و هر اتمی طیف ِ نشری ِ مخصوص به خود را دارد و خطوط ِ طیفی ِ اتمها در واقع نوعی شناسنامه یا بارکد هستند که می توان با آن اتمها را از هم بازشناخت. این بسیار کاربردی، زیبا و جالب است!

نکته:

عملا از این 21 خط ِ طیفی ِ هیدروژن، تعداد ِ کمتری در ناحیه ی ِ مرئی قرار می گیرند (برای ِ هیدروژن 4 یا 5 تا) به این صورت برای ِ هیدروژن که ساده ترین اتم است در ناحیه ی ِ مرئی طیف ِ نشری ِ زیر را خواهیم دید

http://up.avastarco.com/images/i16ea9w6slvidrdgoo2.jpg (http://up.avastarco.com/images/i16ea9w6slvidrdgoo2.jpg)

هر چه عدد ِ اتمی بالاتر می رود، تعداد ِ ترازها بالاتر میرود و این باعث می شود تعداد ِخطوط ِ طیفی افزایش پیدا کند به طوری برای ِ بررسی ِ طیف ِ اتمی معمولا تنها به بررسی ِ طیف ِ آن در ناحیه ی ِ مرئی می پردازند چون تعداد ِ خطوط ِ طیفی در ناحیه های ِ دیگر سرسام آور است! برای اتم ِ بعدی با عدد ِ اتمی ِ 2 که هلیوم باشد طیف ِ زیر را خواهیم دید

http://up.avastarco.com/images/2pskjyz2dr8fgqgc86li.jpg (http://up.avastarco.com/images/2pskjyz2dr8fgqgc86li.jpg)

برای ِ اکسیژن که عدد ِ اتمی اش 8 است این طیف

http://up.avastarco.com/images/elquqpx5widlbpoq53sa.jpg (http://up.avastarco.com/images/elquqpx5widlbpoq53sa.jpg)

برای ِ آهن با عدد اتمی ِ 26 این طیف

http://up.avastarco.com/images/ksn0vaumvjvpml5cjx0a.jpg (http://up.avastarco.com/images/ksn0vaumvjvpml5cjx0a.jpg)

و نهایتا برای ِ گاز ِ زنون با عدد ِ اتمی ِ 54 این طیف ِ شلوغ را خواهیم دید:

http://up.avastarco.com/images/y1oy3gsqtc27oqscs58b.jpg (http://up.avastarco.com/)

البته استثناهایی هم وجود دارد مثلا جیوه با عدد ِ اتمی ِ 84 طیفی به مراتب خلوت تر از طیف ِ اکسیژن دارد:

[URL=http://up.avastarco.com/]http://up.avastarco.com/images/vue43w7al1mvr3s3xpc.jpg (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Mercury_Spectra.jpg)

علت ِ چنین استثناهایی به دو نکته بر می گردد: اولا ما تنها در ناحیه ی ِ مرئی بررسی می کنیم ثانیا معمولا تعداد ِ خطوط در یک ناحیه ی ِ خاص را آرایش ِ ترازهای ِ مربوط به آخرین الکترون تعیین می کند که البته شرح ِ این مسئله خارج از حوصله یِ فروم و این تاپیک است :)


ـــــــــــــــ
المپیادی نوشت: با اون چیزهایی که راجع به اصل ِ بور برای ِ اتم ِ هیدروژن و همین طور اینجا گفتم می تونید فرکانسِ تمام ِ 21 خط ِ طیفی ِ هیدروژن رو پیدا کنید! کافیه بعد از پیدا کردن ِ اختلاف ِ انرژی ِ بین ِ دو مدار، اون رو تقسیم بر ثابت ِ پلانک بکنید تا فرکانس ِ فوتون به دست بیاد!


خودمونی نوشت و مهندس نوشت: تو پست ِ قبلی راجع به راه های ِ طبیعی ِ برا نگیختن ِ اتمها گفتم! اما راه های ِ غیر ِ طبیعی هم برای ِ برا نگیخته کردن ِ اتمها هستش! یکیش تحریک ِ الکتریکیه! معمولا لامپای ِ نئون ِ توی ِ مغازه ها به روش ِ الکتریکی نئون رو بر انگیخته می کنن و لامپ ِ نئون تابش می کنه و البته اگر طیف ِ تابشش رو نگاه کنید خطوط ِ طیفی ِ نشری رو می بینید! یکی دیگه از دستاورد های ِ بر انگیخته کردن ِ اتمها تولید ِ نور ِ لیزره که به همین خاطر اگر روی ِ لیزر رو بخونید معمولا روش یک طول ِ موج نوشته! این یعنی لیزر تک فرکانس هستش و از این گذشته روی ِ بعضی از لیزر ها اسم ِ یه عنصر هم می نویسن که دلالت بر همین پست ِ بالا داره و این که چه عنصری رو بر انگیخته کردند که داره نور بیرون می ده. به شخصه روی ِ لیزر پوینتر ها دیدم نوشته اکسیژن. البته یه فرقایی داره و به طور ِ دقیقتر باید تو فیزیک ِ حالت ِ جامد بررسی بشه چون این قضایای ِ ترازهای ِ انرژی دور ِ اتم و اینا همش توی ِ جامدات می خوره تو دیوار و ترازها بازچینش می شن :دی


پی نوشت 1: تقریبا همه ی ِ کلیات ِ طیف ِ نشری گفته شده و فقط باید کمی راجع به جزئیات بحث بشه این که قدرت و ضعف ِ این خطوط رو چی تعیین می کنه، چرا بعضی خطوط پهنا دارند در حالی که باید فقط یک خط باشن ، این پهنا رو چی تعیین می کنه و..... همچنین معرفی ِیک سری خطوط ِ معروف ِ طیفی و همچنین مصداقهای ِ نجومی ِ طیف ِ نشری (سحابی ها و ....) و کاربرد ها و...

پی نوشت 2: بعد از این پست مدت ِ طولانی (حدود ِ 10 روز) حضور ندارم.

فروم نوشت: من تقریبا زیر ِ تمام ِ پستها روند ِ تاپیک رو گفتم تا اگر کسی خواست پستی بگذاره در قالب ِ این روند قرارش بده! اگر در این مدتی که نیستم کسی خواست پست بگذاره لطفا از قالب ِ این روند خارج نشه.

smhm
08-07-2012, 09:16 AM
من این فرایند بازتاب و جذب و رد شدن نور را درست متوجه نشدم
1. فکر می کنم علت رد شدن نور از شیشه به ساختار هندسی شبکه مولکولی اون مربوط میشه نه ترازهای انرژی.
2. بازتاب از دیدگاه ذره ای چگونه اتفاق میافته یعنی فوتون به چی برخورد میکنه؟ به الکترون ها یا مثلا به هسته اتم و بعد از برخورد چرا دقیقا با همان زاویه بازتاب میشه؟
3. اگر با تابش نور بخواهیم اتمهای گاز را برانگیخته کنیم در اینصورت در طیف گاز بجز نور اتمهای برانگیخته باید نور بازتاب خود تابش و یا پراکندگی نور درون گاز هم در طیف وجود داشته باشد. درسته؟

mohsen4465
08-08-2012, 01:07 AM
من این فرایند بازتاب و جذب و رد شدن نور را درست متوجه نشدم
1. فکر می کنم علت رد شدن نور از شیشه به ساختار هندسی شبکه مولکولی اون مربوط میشه نه ترازهای انرژی.
2. بازتاب از دیدگاه ذره ای چگونه اتفاق میافته یعنی فوتون به چی برخورد میکنه؟ به الکترون ها یا مثلا به هسته اتم و بعد از برخورد چرا دقیقا با همان زاویه بازتاب میشه؟
3. اگر با تابش نور بخواهیم اتمهای گاز را برانگیخته کنیم در اینصورت در طیف گاز بجز نور اتمهای برانگیخته باید نور بازتاب خود تابش و یا پراکندگی نور درون گاز هم در طیف وجود داشته باشد. درسته؟

چون آقا احسان یه هفت هشت روزی نیستن با اجازه من جواب میدم.
1. شاید تصور بشه که نور از فضاهای خالی شش ضلعی های بزرگ شبکه ی کووالانسی شیشه عبور میکنه. اما باید این رو مدنظر قرار بدید که این شبکه صرفاً یک لایه نیست و لایه ها و اتم های زیادی روی هم قرار گرفتن. در نتیجه در کل در ساختار شیشه هیچ خط راستی بدون مانع اتمی یافت نمیشه. ضمناً این رو هم در نظر بگیرید که مواد دیگری مانند آب هم کاملاً شفاف هستند. نکته آخر اینکه در شفافیت یک ماده بجز نوع اتم ها و پیوندهای بین اونها، ساختار کریستالی هم بسیار مهمه. برای مثال شیشه چون بلوری یک تکه است نور رو در خط راست عبور میده اما موادی که ساختار بلوری ناهمگن و پودر مانند دارند (ذرات ریز متصل به هم) ذرات اون نور رو در جهات مختلف میشکنن و ماده رو مات و کدر میکنن. برای مثال همین شیشه بصورت پودر سفید رنگ و کاملاً کدر دیده میشه.

2. این مورد رو من هم خوب متوجه نشدم بذارین آقا احسان خودش بیاد! :grin:

3. در ابعاد کوچیک مثل اتمسفر زمین حق با شماست اما منظور آقا احسان در مقیاس نجومی بود؛ مثل سحابی های نشری.

soroosh
08-10-2012, 10:18 AM
چطوری می‌شه از روی طیف ستاره قدر مطلق اون رو بدست آورد ؟؟؟

پیمان اکبرنیا
08-10-2012, 12:00 PM
چطوری می‌شه از روی طیف ستاره قدر مطلق اون رو بدست آورد ؟؟؟

از روی طیف ستاره و نوع خطوط جذبی که در طیف می بینیم، میتوان رده طیفی ستاره را تشخیص داد. پس از آن اگر بدانیم که ستاره روی رشته اصلی در نمودار هرتزپروگ- راسل (http://www.wikiastro.ir/index.php/%D9%86%D9%85%D9%88%D8%AF%D8%A7%D8%B1_%D9%87%D8%B1% D8%AA%D8%B3%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%DA%AF-%D8%B1%D8%A7%D8%B3%D9%84)قرار دارد، میتوانیم درخشندگی یا قدر مطلق جسم را به دست آوریم. در قسمت طیف ستارگان که در آینده این تاپیک وجود دارد درباره این موضوع مفصل بحث می کنیم :)

دوستان لطفا ادامه بحث فقط در زمینه هایی باشه که آقا احسان گفتند.

المپیاد نجوم
08-10-2012, 04:55 PM
سلام من توی حل یک مساله دچار مشکل شدم. مشکل این جاست که نمی دونم چه طور از روی پهن شدگی خطوط می تونم اطلاعات در بیارم.میشه یه دید کلی در این زمینه به من بدید؟ ممنون!

Ehsan
08-16-2012, 05:50 PM
شرمنده از غیبت ِ طولانیم انشاالله به زودی (همین امروز یا فردا اگر مشکلی پیش نیاد) شروع می کنم به ادامه ی ِ این تاپیک البته انتظار داشتم دوستان ادامه بدند :)


سلام من توی حل یک مساله دچار مشکل شدم. مشکل این جاست که نمی دونم چه طور از روی پهن شدگی خطوط می تونم اطلاعات در بیارم.میشه یه دید کلی در این زمینه به من بدید؟ ممنون!

صبر صبر! قراره که برسیم به این چیزها. طیف از جمله مباحثی هستش که توی ِ نجوم فراوان کاربرد داره و تا دلتون بخواد می شه راجع بهش بحث کرد و گسترشش داد. چون ما به تنها چیزی که بهش دسترسی داریم نور ِ ستاره هاست و این نکته تجزیه و تحلیل ِ نور رو خیلی مهم می کنه :)


من این فرایند بازتاب و جذب و رد شدن نور را درست متوجه نشدم
1. فکر می کنم علت رد شدن نور از شیشه به ساختار هندسی شبکه مولکولی اون مربوط میشه نه ترازهای انرژی.
2. بازتاب از دیدگاه ذره ای چگونه اتفاق میافته یعنی فوتون به چی برخورد میکنه؟ به الکترون ها یا مثلا به هسته اتم و بعد از برخورد چرا دقیقا با همان زاویه بازتاب میشه؟
3. اگر با تابش نور بخواهیم اتمهای گاز را برانگیخته کنیم در اینصورت در طیف گاز بجز نور اتمهای برانگیخته باید نور بازتاب خود تابش و یا پراکندگی نور درون گاز هم در طیف وجود داشته باشد. درسته؟
البته آقا محسن زحمت کشیدند و توضیحی دادند فقط یه کمی مورد ِ یک و دو رو توضیح ِ بیشتر میدم.

جواب ِ این سوالا بیشتر به این برمی گرده که ساختار ِ ترازهای ِ انرژی درون ِ یک ماده رو به خوبی بشناسیم. این ساختار وقتی به حالت ِ جامد می رسیم خیلی متفاوت می شه چون در این حالت ما به جای ِ یک ترازی که فقط و فقط یک انرژی داره، یک ترازی داریم که بازه از انرژی ها رو شامل می شه و بر خلاف ِ تک اتم این بار این تراز می تونه کاملا خالی، کاملا پر و یا نیمه پر باشه. بیشتر ِ خواص ِ مواد ِ جامد رو این ترازها تعیین می کنند.

این شکل ِ شماتیک ِ این ترازهاست:

http://up.avastarco.com/images/1d5jm9wscfx6u3t3ee1.png (http://up.avastarco.com/)

وقتی فوتون به ماده می رسه، اگر انرژیش طوری باشه که نتونه هیچ الکترونی رو بین ِ ترازها جابه جا کنه یا رد می شه یا بازتاب. اگر رد بشه دلیلش اینه که یک تراز ِ انرژی ِ کاملا خالی پیدا کرده که انرژیش رو درون ِ اون قرار بده و از ماده عبور کنه. اگر بازتاب بشه دلیلش اینه که چنین ترازی پیدا نکرده و بالاجبار نمی تونه درون ِماده بیاد و بازتاب می شه.

مثل ِ توپی که به سمت ِ یک دیوار پرتاب می شه. دیوار های ِ عادی طوری هستند که اگر انرژی ِ توپ از یک مقداری کمتر باشه اون رو عبور نمی دند ولی اگر از مقداری بیشتر بشه توپ از دیوار رد می شه. دیواری رو تصور کنید که این حالت رو گسسته وار داره. یعنی به ازای ِ بعضی انرژی ها توپ رو رد می کنه و به ازای ِ بعضی انرژی ها توپ رو رد نمی کنه حالا به ازای ِ اون انرژی هایی که توپ رو رد نمی کنه چه اتفاقی می افته؟ توپ برمیگرده یا همون بازتاب می شه و قانون ِ بازتاب رو اینجا می شه حتی به صورت ِ مکانیکی دید! وقتی یک ذره به یک سد ِ پتانسیل میرسه که نمی تونه ازش رد بشه تکانه اش در راستای ِ دیوار برعکس می شه و این یعنی بازتاب می شه.

اگر فوتون بتونه الکترونی رو جا به جا کنه درون ِ ماده جذب می شه. این جذب شدن که به ازای ِ برخی فرکانسها اتفاق می افته باعث می شه نور ِ بازتابی از مواد ترکیبهای ِ رنگی متفاوتی داشته باشن که همین عامل رنگ رو تعیین می کنه.

بعضی از مواد که به مرور فوتون ها رو جذب می کنند (یعنی فوتون وارد ِ ماده می شه ولی هر چی جلوتر میره احتمال ِ جذبش میره بالا مثلا اگر 100 تا فوتون وارد ِ ماده شدند بعد از مسافت ِ یک سانتیمتر فقط 5 تاشون باقی می مونه) به این دلیل این رفتار رو دارند: ترازی که فوتون پیدا کرده تا بتونه ازش عبور بکنه کاملا خالی نیست و نیمه پر هستش و این باعث می شه کم کم جذب بشه. اگر تراز ِ انرژی ِ مناسب ِ فوتون کاملا پر باشه قویا جذب اتفاق می افته. ضریب ِ جذب بستگی به این داره که اون تراز چه قدر شلوغ باشه.
(تو شیشه ناخالصی ها باعث ِ این شلوغی ِ تراز می شن)

ـــــــــــــــــ
تذکار ِ کوانتمی: با این که فوتونی که انرژیش مناسب باشه باید از جای ِ خالی رد بشه اما عملا به خاطر ِ ملاحظات ِ کوانتمی بخشی از فوتونها همیشه بازتاب می شن ولو انرژیشون مناسب باشه!
در ضمن خیلی بهتره به این بحث ادامه ندیم چون زیاد به تاپیک مربوط نیست :)

Ehsan
08-16-2012, 11:48 PM
قبل از مطالعه ی ِ این پست، سری به این تاپیک (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?265-%D8%A7%D8%AB%D8%B1-%D8%AF%D9%88%D9%BE%D9%84%D8%B1) و این صفحه (http://wikiastro.ir/index.php/%D8%A7%D8%AB%D8%B1_%D8%AF%D9%88%D9%BE%D9%84%D8%B1) از ویکی نجوم بزنید تا اطلاعاتی راجع به اثر ِ دوپلر (http://en.wikipedia.org/wiki/Doppler_effect) کسب کنید چون پیش نیاز ِ این پست است (البته هم در ویکی و هم در تاپیک بحث آنقدر کامل نیست در هر صورت این اثر نسبتا معروف است و همه جا می توان راجع به آن مطلبی پیدا کرد).

خطوط ِ طیفی ِ نشری علاوه بر فرکانس دو ویژگی ِ دیگر هم دارند: پهنا و شدت. این که هر کدام نماینده ی ِ چه چیز هایی هستند را بررسی می کنیم.

1)شدت

شدت ِ خطوط ِ طیفی در واقع معیاری از روشنایی ِ خطوط است. این روشنایی به چه چیز بستگی دارد؟ به تعداد ِ فوتونهایی که در آن فرکانس ساطع می شوند. پس باید بررسی کنیم که این تعداد ِ فوتونهای را چه چیزی تعیین می کند. گفتیم (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) به طور ِ طبیعی دو راه برای ِ به وجود آمدن ِ طیف ِ نشری وجود دارد. برای ِ هر کدام از دو راه این مورد را بحث می کنیم

الف) تابش ِ نور

فرض کنید یک گاز ِ رقیق به علت ِ تابش ِ نور برانگیخته شود و تابش کند.

این که چه تعداد فوتونی بتوانند در یک فرکانس ِ خاص تابش شوند در این مورد کاملا بستگی به این دارد که چه تعداد فوتونی در آن فرکانس ِ خاص جذب شده؛ پس شدت در این مورد فقط به شدت ِ طیف ِ تابش شده به سمت ِ گاز در آن فرکانس بستگی دارد.

ب) گرم شدن

گاز ِ گرم می تواند برانگیخته باشد. این که چه تعداد فوتون ها در فرکانسی تابش شوند به این بستگی دارد که چند درصد ِ اتمها توانسته اند الکترون را از حالت ِ پایه به حالت ِ بر انگیخته بفرستند. در این مورد کمی دانش ِ ترمو دینامیکی فرمولی برای ِ محاسبه به دست می دهد (که البته تقریبی است و معمولا می گویند معادله ی ِ ساها) :

Nex/Ngrnd=(gex/grnd)*exp(-deltaE/kB*T) l

در این فرمول Ngrnd تعداد ِ اتمها در حالت ِ پایه، Nex تعداد اتمها در حالت ِ برانگیخته ،gex ظرفیت ِ تراز ِ برانگیخته، grnd ظرفیت ِ تراز ِ پایه، deltaE اختلاف ِ انرژی حالت برانگیخته با حالت ِ پایه، kB ثابت ِ بولتزمان و Tدمای ِ گاز است.

(l فقط برای ِ تصحیح ِ پرانتز بود!! دی)

این فرمول حاوی ِ چند نکته است:

1.هرگز نمی توان با گرم کردن همه ی ِ اتمها را به حالت ِ برانگیخته فرستاد در بهترین حالت اگر دما بی نهایت باشد نسبت تعداد ِ اتمهای ِ برانگیخته به پایه به میزان ِ نسبت ِ ظرفیت ِ ترازها خواهد بود و نه بیشتر!

2. به ازای ِ دماهای ِ خیلی کم تعداد ِ اتمها در حالت ِ برانگیخته آنقدر پایین می آید که طیف ِ نشری دیده نخواهد شد!

سوالی پیش می آید: دمای ِ کم و دمای ِ زیاد به چه معناست؟

اگر ورودی تابع ِ نمایی که نسبت ِ اختلاف ِ انرژی دو تراز به kB*T است، خیلی بزرگتر از یک باشد این یعنی دما کم است و این باعث می شود که تابع ِ نمایی مقدارش به صفر نزدیک شود و این یعنی اتمهای ِ برانگیخته تعدادشان بسیار کم است و در نهایت گاز، طیفی نخواهد داشت. اگر این نسبت خیلی کوچکتر از یک باشد یعنی دما زیاد است و تابع ِ نمایی مقدارش به یک نزدیک می شود که در این مورد برای ِ تابع ِ نمایی بیشینه است. قوی ترین خطوط ِ طیفی ِ نشری همیشه در بالاترین دماها دیده میشوند!

دمای ِ معقول برای ِ فوتونهایی با فرکانس ِ اطراف ِ مرئی حدود ِ 2000 تا 3000 درجه ی ِ کلوین است! پس انتظار نداشته باشید که در دمای ِ اتاق از گاز خطوط ِ طیفی دریافت کنید :دی

2) پهنا

می دانیم که خطوط ِ طیفی باید تک فرکانس باشند اما اغلب در طیفها، پهنایی از این خطوط مشاهده می شود. مثلا طیف ِ هیدروژن را نگاه کنید:
[/URL][URL="http://up.avastarco.com/images/2iuusgsqhgo93drnp7l.jpg"]http://up.avastarco.com/images/2iuusgsqhgo93drnp7l.jpg (http://up.avastarco.com/images/2iuusgsqhgo93drnp7l.jpg)

این پهنا به چه دلیل به وجود می آید؟

پاسخ ِ این پرسش در اثر ِ دوپلر است!

اتمهای ِ گاز ثابت نیستند بلکه همگی با سرعت های ِ مختلفی در اتم به این طرف و آن طرف می روند. اگر اتمی که در حال ِ حرکت به سوی ِ ماست قرار باشد فوتونی به سمت ِ ما بفرستد، این فوتون به خاطر ِ اثر ِ دوپلر مقدار ِ خیلی کمی (بسته به سرعت ِ اتم ِ گسیلنده) به سمت ِ آبی می رود برعکس اگر اتم ِ گسیلنده در حال ِ دور شدن از ما باشد ، فرکانس ِ فوتون ِ فرستاده شده کمی به سمت ِ قرمز می رود و در نهایت چون درون ِ گاز تقریبا بازه ای از سرعتها وجود دارد ما شاهد ِ یک پهنا خواهیم بود.

اما این پهنا را چه چیز تعیین می کند؟ برای ِ پاسخ ِ این سوال باید بدانیم بازه ی ِ سرعتها برای ِ اتم را چه چیز تعیین می کند. پاسخ ِ این پرسش ساده است: دمای ِ گاز!

دمای ِ گاز معیاری از انرژی ِ ذرات ِ گاز است و هر چه دما بالاتر باشد انرژی بیشتر است و اتمهای ِ گاز سرعت ِ بیشتری دارند و این یعنی هر چه دما بیشتر باشد پهنای ِ این خطوط بیشتر است.

توزیع ِ سرعت ِ اتمهای ِ گاز را برای ِ چند دمای ِ مختلف در شکل ِ زیر مشاهده می کنید:

http://up.avastarco.com/images/zrr1qc24avtwsilaf0mi.png (http://up.avastarco.com/)

البته باید بگویم این توزیع به جرم ِ اتمها هم بستگی دارد اما فعلا فرض می کنیم همه ی ِ گازها یک جرم دارند. (برای ِ اتمهای ِ پرجرمتر توزیع فشرده تر است) البته چگالی هم در این مورد موثر است (برای ِ بررسی ِ دقیقتر به بحثی راجع به توزیع ِ سرعت های ِ ماکسولی مراجعه کنید که البته ریاضی اش زیاد است به همین خاطر اینجا ذکر نکردم)

لازم به ذکر است همه ی ِ گذاره های ِ بالا فقط برای ِ طیف ِ نشری درست بود و برای ِ طیف ِ جذبی جداگانه بررسی خواهیم کرد.



ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــ
مهندس نوشت و خودمونی نوشت: اگر شما از راههای ِ دیگه برای ِ برانگیخته کردن ِ اتمها استفاده کنید می تونید به راحتی یک تکفرکانس ِ خیلی خاص تولید کنید و همه ی ِ ترازهای ِ انرژی ِ اتم رو درگیر نکنید. این کار به وسیله ی ِ فرایندی به اسم ِ گسیل ِ القایی اتفاق می افته که باعث می شه اتم فقط در یک فرکانس ِ خاص تابش بکنه.

پی نوشت ِ تاریخی: گسیل ِ القایی همون فرایند ِ لیزر هستش که اولین بار توسط ِ انیشتین پیشنهاد شد اما تا سالها کسی نتونسته بود بسازدش. البته جا داره یادی بکنیم از نام ِ دکتر علی ِ جوان که از پیشگامان ِ طراحی لیزر بوده.

پی نوشت1: پست ِ بعدی احتمالا به معرفی ِ یک سری خطوط ِ طیفی ِ معروف اختصاص داره و بعدش هم مصداقهای ِ نجومی ِ طیف ِ نشری. کاربردها رو تصمیم گرفتم بگذارم بعد از این که طیف ِ جذبی رو هم کامل شرح دادیم.

پی نوشت 2: اگر خواستید بگید یه جایی اثر ِ دوپلر رو اساسی شرح بدم (احتمالا تو تاپیکش این کار رو می کنم :) )
پی نوشت3: سوالی هست در خدمتم :)

Ehsan
08-18-2012, 07:40 AM
در ستاره شناسی علت بر این که معمولا اتمهای ِ خاصی در ساختمان ِ اجرام نقش دارند برخی از خطوط ِ طیفی بسیار معروف اند. این پست به معرفی فقط تعدادی از خطوط ِ معروف و پرکاربرد اختصاص دارد.

خطوط ِ هیدروژن

بیشتر ِ اتمهای ِ جهان از نظر تعداد هیدروژن اند. پس طبیعی است که معروفترین خطوط ِ طیفی مربوط به هیدروژن باشد و بیشتر از همه بررسی شود. خطوط ِ طیفی ِ اتم ِ هیدروژن بر اساس ِ این که با سقوط ِ الکترون به کدام مدار خط ِ طیفی ایجاد می شود، به چند دسته تقسیم می شود که سه دسته در این بین بسیار معروف اند:

سری ِ لیمان که با سقوط ِ الکترون از مدارهای ِ بالا به مدار ِ اول پدید می آید
سری ِ بالمر که با سقوط ِ الکترون از مدارهای ِ بالا به مدار ِ دوم پدید می آید
و در نهایت سری ِ پاشن که با سقوط ِ الکترون به مدار ِ سوم پدید می آید

تصویر ِ هر سه سری:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b2/Hydrogen_transitions.svg (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b2/Hydrogen_transitions.svg)

از بین ِ این سه سری هم تنها انرژی ِ سری ِ بالمر طوری است که برخی از خطوطش در ناحیه ی ِ مرئی قرار بگیرد. طول ِ موجهای ِ چهار خط ِ سری ِ بالمر که در ناحیه ی ِ مرئی اند بر حسب ِ آنگستروم* به قرار ِ زیر است:

6563 (معروف به خط ِ هیدروژن آلفا که در ناحیه ی ِ قرمز ِ طیف قرار دارد)
4861(معروف به خط هیدروژن بتا که تقریبا در ناحیه ی ِ سبز است)
4340 (خط ِ هیدروژن گاما در ناحیه ی ِ آبی)
4102 (خط ِ هیدروژن دلتا در ناحیه ی ِ بنقش)


تصویر ِ چهار خط ِ طیفی ِ هیدروژن در ناحیه ی ِ مرئی
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Emission_spectrum-H.svg (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Emission_spectrum-H.svg)


خط ِ طیفی ِ هیدروژن در طول ِ موج ِ 21 سانتیمتر

این خط ِ طیفی شاید معروفترین خطی است که در طول ِ موجهای ِ مرئی قرار ندارد و به جای ِ آن در طول ِ موجهای ِریز موج (مایکرو ویو) قرار دارد. این خط نشانه ی ِ قویی برای ِ پیدا کردن ِ هیدروژن در فضاست. هیدروژن حتی در دماهای ِ بسیار پایین باز هم به طور ِ طبیعی در این فرکانس تابش می کند. کم و کیف ِ این تابش در این پست نمی گنجد و فقط به خاطر ِ اهمیت ِ زیاد ِ آن در اخترفیزیک و ستاره شناسی ِ رادیویی ذکر شد.


خطوط ِ هلیوم

هلیوم بعد از هیدروژن از لحاظ ِ فراوانی جایگاه ِ بعدی را دارد بنا بر این بررسی اش به تنهایی نسبتا مفید است اما باید به این نکته توجه کنیم که هلیوم یک گاز ِ نجیب است یعنی اگر یک الکترون ِ دیگر به این اتم اضافه کنیم برای ِ پر شدن باید به تراز ِ انرژی ِ بعدی برود و این یعنی تراز ِ انرژیی ِ پایینی کامل پر شده و ظرفیتش تکمیل است و این باعث ِ پایداری ِ بیش از اندازه ی ِ الکترونهایش می شود و به سختی می توان از هلیوم خط ِ طیفی مشاهده کرد. اما در دماهای ِ بالا بالاخره هلیوم هم از خود خطوط ِ طیفی نشان می دهد! چند خط ِ معروف ِ هلیوم به قرار ِ زیر اند:

خطوط ِ مربوط به هلیوم ِ عادی :4471 و 5876
خطوط ِ مربوط به هلیوم ِ یک بار یونیده** (که فقط در دماهای ِ بسیار بالا دیده می شوند) : 4200 و 4541 و 4686


خطوط ِ فلزی

در اصطلاح ِ اخترفیزیکی به هر عنصری غیر از هلیوم و هیدروژن ، فلز می گویند. فلزات در دنیا بخش ِ بسیار بسیار کوچکی از عناصر را تشکیل می دهند با این حال می توانند در اجرام ِ نجومی به راحتی خط ِ طیفی ایجاد کنند که گاهی اوقات از خطوط ِ مربوط به هلیوم و هیدوژن هم قوی تر می شود! خطوط ِ فلزی به خصوص در طیف ِ ستاره های ِ پیر و سرد به وفور دیده می شوند.

طول ِ موج ِچند تا از خطوط ِ فلزی ِ معروف به قرار ِ زیر اند:

کلسیم ِ یک بار یونده: 3934 و 3968 / کلسیم ِ عادی:4227 / سیلسیم ِ سه بار یونیده :4089 / آهن ِعادی :4325 (جز خطوط ِ نسبتا معروف در طیف ِ ستاره ها) / اکسیژن ِ یک بار یونیده:4650 /اکسیژن ِ دو بار یونیده:4959 و 5007 (جز ِ خطوط ِ معروف در سحابی ها)/نیتروژن ِ یک بار یونیده: 6548 و 4583


تصویر ِ خطوط ِ طیفی ِ معروف به همراه ِ طیف ِ یک کهکشان:
http://up.avastarco.com/images/sc30eylsnk2nfl9rp.gif (http://up.avastarco.com/)


ـــــــــــــــــــــــــ ـــــ
یاد آوری ها:
*یک آنگستروم برابر است با یک دهم ِ نانو متر. یک نانو متر هم یک میلیاردم ِ متر است.
**یونش در اتمها یعنی از دست دادن ِ یکی از الکترونها در اتم. اتم ِ یک بار یونیده یعنی یکی از الکترونهای ِ اتم کنده شده و به بیرون از اتم رفته، اتم ِ دو بار یونیده یعنی اتم دو الکترون از دست داده و....

منبع نوشت: مقادیر ِ طول ِ موجها از این نوشتار (http://www.astro.su.se/polopoly_fs/1.51923.1321004749!/spectra.pdf) استخراج شده :)

اخترفیزیک دوست نوشت: به صورت ِ نوشتاری اتمهای ِ عادی رو با علامت ِ I جلوشون نشون می دن، اتمهای ِ یک بار یونیده رو با II دو بار یونیده با III ، سه بار یونیده با IV و....مثلا
نیتروژن ِ عادی: N I ،اکسیژن ِ دو بار یونیده می شه O III و کربن ِ چهار بار یونیده میشه C V و.... یعنی با اعداد ِ رومی ِ جلوی ِ اتم حالت ِ اتم رو مشخص می کنند که از حالت پایه شروع می شه و با افزایش ِ تعداد ِ الکترونهای ِ یونیده شماره زیاد می شه. گفتم که اگر در متون ِ تخصصی دیدید گمراه نشید!

پی نوشت1: حالا می شه راجع به مصداقهای ِ نجومی ِ طیف های ِ نشری نوشت. این که چه اجرامی و چرا طیف ِ نشری دارند. هنوز نمی دونم چه قدر طول بکشه ولی ممکنه با یک پست جمع بشه و ممکن هم هست چند تایی طول بکشه. ببینیم چی میشه. بعدش انشاالله خطوط ِ جذبی رو شروع می کنیم.

پی نوشت 2: امروز به ذهنم رسید که رده بندی ِ طیفی ِ ستاره ها در این تاپیک نمی گنجه و احتمالا تاپیکی جدا براش زده بشه :دی البته این جا خییییییلی اجمالی راجع بهش خواهیم گفت انشاالله!

پی نوشت 3: سوالی هست در خدمتم :)

بعدا نوشت: ممنون از جناب ِ celestial boy (http://forum.avastarco.com/forum/member.php?u=476) بابت ِ توجه و تصحیح :)

Ehsan
08-21-2012, 07:05 PM
بعد از این همه توضیح راجع به طیف نشری بهتر است راجع به اجرامی صحبت کنیم دارای ِ طیف ِ نشری هستند. با توجه به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) که راجع به نحوه ی ِ تولید ِ طیف ِ نشری بود کلا دو راه برای ِ ایجاد ِ طیف ِ نشری وجود خواهد داشت:

1. وجود ِ گاز ِ داغ و رقیق
2. گاز ِ سردی که نوری قوی دریافت می کند.


حالا چند نوع جرم ِ طبیعی ِ معروف ِ دارای ِ طیف ِ نشری را شرح خواهیم داد (بالطبع انواع ِ بسیار زیادی جرم وجود دارد ما فقط به اجرام ِ معروف می پردازیم) :

سحابی های ِ نشری

شاید این معروفترین نوع ِ جرمی است که طیف ِ نشری دارد. کیهان ِ ما پر از گاز ِ سرد و رقیق است. این گازهای ِ سرد و رقیق در برخی مناطق جمع می شوند. وقتی این گاز ِ سرد و رقیق کنار ِ یک یا چند ستاره ی ِ بسیار روشن قرار بگیرند، طبق ِ فرایند ِ اولی که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) شرح داده شد، شروع به جذب ِ نور ِ ستاره ها و بازگسیل ِ آن خواهند کرد و این باعث ِ دیده شدن ِ طیف ِ نشری خواهد شد.

رخ دادن ِ چنین حالت خیلی بعید نیست. وقتی یک توده ی ِ گاز ِ رقیق در جایی جمع می شود این توده کم کم شروع به تولید ِ ستاره خواهد کرد، ستاره های ِ تولید شده نور ِ لازم برای ِ تولید ِ طیف ِ نشری را تامین می کنند.

سحابی ِ جبار (http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_42) و سحابی ِ عقاب (http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_16) دو تا از معروفترین سحابی های ِ نشری هستند که در تصاویر مشاهده می کنید.

سحابی ِ جبار:

[/URL]http://up.avastarco.com/images/d7mghx4engerptinq066.jpg (http://up.avastarco.com/images/d7mghx4engerptinq066.jpg)

سحابی ِ عقاب (همانی که ستون ِ آفرینش داره) :

http://up.avastarco.com/images/rcjm1nctjrx5pnejo9p.jpg (http://up.avastarco.com/images/rcjm1nctjrx5pnejo9p.jpg)



سوال: آیا سحابی های ِنشری با وجود ِ ستاره های ِ بسیار درخشان در نزدیکیشان گرم نمی شوند؟

جواب: خیر! این سحابی ها طبق ِ آن چیزی که شرح داده شد تنها در فرکانسهای ِ بسیار خاصی نور جذب می کنند و اتفاقا همه ی ِ نورهای ِ جذب شده را به بیرون باز گسیل می کنند پس انرژیی نمی ماند که بخواهد سحابی را گرم کند.



سحابی های ِ سیاره نما و بقایای ِ ابر نو اختری

(برای ِ کسب ِ اطلاعات راجع به سحابی های ِ سیاره نما و بقایای ِ ابرنواختری به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?649-%D8%AA%D8%AD%D9%88%D9%84-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87-%D9%87%D8%A7&p=21327&viewfull=1#post21327) و این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?649-%D8%AA%D8%AD%D9%88%D9%84-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87-%D9%87%D8%A7&p=21782&viewfull=1#post21782) از تاپیک ِ تحول ِ ستاره ها یا این صفحه (http://wikiastro.ir/index.php/%D8%B3%D8%AD%D8%A7%D8%A8%DB%8C_%D8%B3%DB%8C%D8%A7% D8%B1%D9%87_%D9%86%D9%85%D8%A7) و این صفحه (http://wikiastro.ir/index.php/%D8%B3%D8%AD%D8%A7%D8%A8%DB%8C_%D8%A8%D9%82%D8%A7% DB%8C%D8%A7%DB%8C_%D8%A7%D8%A8%D8%B1_%D9%86%D9%88% D8%A7%D8%AE%D8%AA%D8%B1)از ویکی نجوم مراجعه کنید)

گازهای ِ باقی مانده از ستاره ها بسیار داغ و البته بسیار رقیق اند و طبق ِ قسمت ِ دوم ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) ، چنین چیزی باعث ِ تولید ِ طیف ِ نشری خواهد شد.

طیف ِ یک سحابی ِ سیاره نما
http://up.avastarco.com/images/kw83r09pshv5cakfm.jpg (http://up.avastarco.com/images/kw83r09pshv5cakfm.jpg)


از نمونه ی های ِ این سحابی ها، سحابی ِ خرچنگ (http://en.wikipedia.org/wiki/Crab_Nebula) (باقی مانده ی ِ ابرنو اختری) و سحابی ِ حلقه (http://en.wikipedia.org/wiki/Ring_Nebula) (سیاره نما) است که در تصاویر ِ زیر مشاهده می کنید.

سحابی ِ خرچنگ:
http://up.avastarco.com/images/uzg3bapdyvwpoky5eo3.jpg (http://up.avastarco.com/images/uzg3bapdyvwpoky5eo3.jpg)

سحابی ِ حلقه:
[URL="http://up.avastarco.com/images/eye5x7faley4i3nrzgm0.jpg"]http://up.avastarco.com/images/eye5x7faley4i3nrzgm0.jpg (http://up.avastarco.com/)


طیف ِ تاج ِ ستاره ای

برخی ستاره ها (از جمله خورشید) در اطراف ِ خود یک لایه گاز ِ بسیار بسیار داغ و رقیق دارند که باعث ِ تولید ِطیف ِ نشری می شود. این باعق می شود برخی عناصر طیف ِ نشری ِ خود را در طیف ِ ستاره ها نشان دهند. این خطوط ضعیف اند و به سختی و فقط در طیف سنجی هایی با دقت ِ بسیار بالا دیده می شوند.

ــــــــــــــ

خودم نوشت: عاااااااااشق سحابی ِ هلیکس (http://en.wikipedia.org/wiki/Helix_Nebula)م! نه! خدا وکیلی نیگا کنید:

http://up.avastarco.com/images/cwu4v1rkifg9chjiqo4t.jpg (http://up.avastarco.com/)

قشنگ نیست؟

فیزیک/اخترفیزیک دوست نوشت: سحابی های ِ بازتابی از غبار تشکیل شدند. غبار درست مثل ِ اون چیزی که روی ِ زمین می بینیم عمل می کنه. یه هوای ِ خاکی بعد از دریافت ِ نور، اون رو پخش می کنه و آدم غبار رو می بینه. هوای ِ بدون ِ غبار هیچ پخش ِ نوری نداره. مثلا اگر هوای ِ اطراف ِ ما کاملا بدون ِ غبار باشه (که کاملا غیر ِ ممکنه) نور ِ گرین لیزر هایی که توی ِ رصد استفاده می کنیم هیییچ ردی توی ِ آسمون نخواهد داشت و عملا به هیچ دردی نمی خوره! کجا بودم؟ آها! سحابی های ِ بازتابی به همین خاطر دقیقا طیف ِ خود ِ ستاره رو تا حد ِ زیادی بی کم و کاست بازتاب می ده ولی طیف ِ نشری یا همچین چیزی نداره. اگر نوری به سحابی های ِ بازتابی نرسه می شه سحابی ِ تاریک مثل ِ سحابی ِ سر ِ اسب هستش که جلوی ِ یه سحابی ِ نشری قرار گرفته اگر نور بهش برسه میشه مثل ِ سحابی ِ جادوگر که یه سحابی ِ بازتابیه و نور ِ ستاره رو باز می تابونه که اگر این نور رو بازنتابونه تاریکه و جلوی ِ نور ِ ستاره های ِ پشتش رو می گیره.
گاز ِ اتمی چنین حالتی نداره. نور رو بازتاب نمی کنه و در نهایت طیف ِ نشری داره.

ویکی نجوم دوستان نوشت: وقتی خواستم به صفحه های ِ ویکی نجوم لینک بدم متوجه شدم صفحه ی ِ سحابی ِ سیاره نما هم بسیار خرد هست و هم دو تا صفحه ی ِ جدا داره. بقایای ِ ابر نو اختری هم بسیار خرد هستش. با این حال هم برای ِ آیندگان گذاشتم و هم این که نوشتارم بهتر باشه :دی

پی نوشت1: فکر کنم از طیف ِ نشری چیزی باقی نمونده و می تونیم به طیف ِ جذبی بپردازیم و نهایتا به کاربردهایی که طیف داره برسیم :)

پی نوشت 2: ببخشید طولانی شد. خواستم دیگه جمعش کنم!

همیشه نوشت: سوالی هست در خدمتم :دی

Ehsan
08-23-2012, 12:56 PM
در قسمت ِ اول ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) توضیح دادیم که اگر نوری به یک گاز ِ سرد و رقیق بتابد، گاز شروع به تابش ِ طیف ِ نشری در تمام ِ جهات می کند. ساز و کار از این قرار بود که گاز می توانست فوتونهایی با «انرژی ِ درست»* برای ِ جذب شدن را از یک طیف ِ پیوسته جذب کند و دوباره در جهتی متفاوت گسیل کند. اما چه بلایی سر ِ فوتونهایی که انرژی ِ درست برای ِ جذب شدن را ندارند می آید؟ ساده است! بدون ِ این که اتفاقی برایشان بی افتد از گاز رد می شوند. بررسی ِ طیف ِ این نور که از گاز ِ سرد رد شده جالب است.

فوتونهایی که رد شده اند انرژی ِ درستی ندارند! پس فوتونهای ِ دارای ِ انرژی ِ درست رد نشده اند، بنابر این در طیف ِ نوری که رد شده است جای ِ این فوتونها که انرژی ِ درست داشته اند خالی است و فقط بقیه ی ِ فوتونها دیده می شوند. پس اگر به طیف ِ این نور نگاه کنید جای ِ این فوتونها را خالی میابید یعنی ما با یک طیف ِ پیوسته مواجه هستیم که برخی فرکانسها از روی ِ این طیف حذف شده (در واقع جذب شده!) بدین سان چیزی که می بینیم یک طیف ِ پیوسته است با خطوطی سیاه روی ِ این طیف:

[/URL][URL="http://up.avastarco.com/images/6dbp48ecmby9uq7qlbt.jpg"]http://up.avastarco.com/images/6dbp48ecmby9uq7qlbt.jpg (http://up.avastarco.com/)

خطوط ِ طیفی جذبی مشترکات ِ زیادی با خطوط ِ نشری دارند. فرکانسهای ِ خطوط ِ طیفی ِ جذبی دقیقا مطابق با فرکانسهای ِ خطوط ی طیفی ِ نشری شکل می گیریند زیرا ساز و کار ِ تشکیل ِ خطوط ِ جذبی دقیقا بر عکس ِ خطوط ِ نشری است (خطوط ِ نشری از گسیل ِ فوتون به وسیله ی ِ الکترون شکل می گیرند و خطوط ِ جذبی از جذب ِ فوتون توسط ِ همان الکترون). شکل ِ زیر را ببینید:


http://up.avastarco.com/images/q57l140tgzhvhcy06jyl.jpg (http://up.avastarco.com/)
(به کپی رایت نوشت مراجعه کنید :دی )

همچنین همان ساز و کاری که پهنای ِ خطوط ِ طیفی ِ جذبی را ایجاد می کرد هم همین جا پهنا ایجاد می کند البته در مورد ِ خطوط ِ جذبی موارد ِ بیشتری در پهنای ِ خطوط تاثیر دارند که شرح داده خواهد شد.

سوال: مگر نگفتیم گازی که باعث ِ جذب می شود همزمان در تمام ِ جهات طیف ِ نشری هم دارد و این که خطوط ِ نشری با خطوط ِ جذبی هم فرکانس اند! پس منطقی است نتیجه بگیریم که خطوط ِ جذبی توسط ِ خطوط ِ نشری پر می شوند و ما همچنان شاهد ِ یک طیف ِ پیوسته خواهیم بود!؟

جواب: استدلال ِ ابتدای ِ سوال صحیح است اما موردی در نتیجه گیری در نظر گرفته نشده! تابشی که طیف ِ نشری دارد در تمامی ِ جهات گسیل می شود و ضعیف تر از تابشی است که به گاز رسیده و از آن رد شده است. بنا بر این فقط می تواند قدری از سیاهی ِ خطوط ِ جذبی بکاهد اما نمی تواند کامل آن را پر کند.
ـــــــــــــــــــــــــ
*یاداور نوشت: برای ِ فهمیدن ِ این که انرژی ِ درست چیه به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) مراجعه کنید!

کپی رایت نوشت: اون عکسی که گذاشتم و گفتم بیاید پایین قبلا تو این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862)ادیت شده اش قرار داشت بدون ِ ارجاع به مکانش! الان عکس ِ اصلیش قرار داره با آدرسش. این هم از حق ِ کپی رایت!

پی نوشت 0: با تموم شدن ِ طیف ِ نشری (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=42496&viewfull=1#post42496) منطقی بود که طیف ِ جذبی رو شروع کنم :دی با این حال هنوز هم هر سوالی دارید راجع به طیف ِ نشری دارید مطرح کنید.

پی نوشت1 : پست ِ بعدی احتمالا راجع به عوامل ِ موثر بر پهنای ِ خطوط ِ جذبی و بعد هم جاهایی که خطوط ِ طیفی ِ جذبی مشاهده می شه(این مورد شاید یه کمی طول بکشه) و نهایتا بعد از همه ی ِ اینها می تونیم به کاربرد هایی که خطوط ِ طیفی در ستاره شناسی دارند برسیم. قطعا این کاربردها خیلی زیاد اند چون به تنها چیزی که دسترسی داریم نور ِ ستاره هاست.

پی نوشت ِ 2: سوالی هست در خدمتم! :)

Ehsan
08-26-2012, 10:04 PM
بر خلافِ طیف ِ نشری ، طیف ِ جذبی فقط تحت ِ یک شرایط ِ خاص شکل می گیرد:

طیف ِ جذبی فقط زمانی شکل می گیرد که یک نور ِ قوی از درون ِ یک گاز ِ نسبتا رقیق و سرد عبور کند. نور ِ عبوری دارای ِ طیف ِ جذبی خواهد بود.

طیف ِ جذبی ِ هیدروژن
http://www.antonine-education.co.uk/Image_library/Physics_5_Options/Astrophysics/graph_34.gif


این فرایند و نحوه ی ِ تولید ِ طیف ِ جذبی را در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=42664&viewfull=1#post42664) به تفضیل شرح داده ایم. در طبیعت ِ نجومی معمولا تنها راه ِ تولید ِ نور با طیفی پیوسته، وجود ِ یک منبع ِ بسیار داغ است و تابش ِ این منبع بسیار نزدیک به تابش ِ جسم ِ سیاه است که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39996&viewfull=1#post39996) و این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40172&viewfull=1#post40172) شرح داده شد. اگر اطراف ِ این منبع یک گاز ِ سردتر وجود داشته باشد طیف ِ نهایی دارای ِ خطوط ِ جذبی خواهد بود. این حالت معمولا فقط در جو ِ ستاره ها رخ می دهد. بنا بر این بررسی ِ ساختار ِ جو ِ ستاره ها برای ِ این منظور منطقی است!

برای ِ گازها کمیتی وجود دارد به اسم ِ عمق ِ اپتیکی؛ به بیان ِ نا دقیق این کمیت میزان ِ کدری ِ یک ضخامت ِ خاص از گاز را نشان می دهد، مثلا اگر بگوییم عمق ِ اپتیکی ِ جو ِ زمین زیاد است یعنی جو ِ زمین کدر است و اگر بگوییم عمق ِ اپتیکی ِ جو ِ زمین کم است یعنی جو ِ زمین شفاف است. به وضوح عمق ِ اپتیکی به ضخامت ِ لایه ی ِ گاز بستگی دارد، در جو ِ زمین وقتی ستاره ای در سر سو قرار دارد روشنتر از زمانی است که نزدیک ِ افق باشد، از دیدگاه ِ اخترفیزیکی این یعنی عمق ِ اپتیکی ِ جو ِ زمین نزدیک ِ افق بیشتر از سر سو است، که البته خیلی دور از انتظار نیست! نور ِ ستاره وقتی نزدیک ِ افق باشد مسافت ِ زیادی را باید برای ِ رسیدن به ما طی کند تا زمانی که در سر سو باشد:

مقایسه ی ِ مسیر ِ نور در نزدیکی ِ افق و سر سو
http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/files/2010/11/earth_air_lineofsight.jpg

عمق ِ اپتیکی در جو ِ ستاره ها مهم است. وقتی ما به جو ِ یک ستاره نگاه می کنیم دقیقا آخرین لایه ی ِ گاز را نمی بینیم بلکه به خاطر ِ عمق ِ اپتیکی ِ نسبتا کم ِ گاز ِ هیدروژن، لایه های ِ پایین تری را می بینیم. مثل ِ این که به دریا نگاه کنید! شما عملا به خاطر ِ شفافیت ِ آب چند متر پایین تر را می بینید.

اما جو ِ ستاره بسیار داغ است. بیایید شرایط ِ گازی را که می بینیم مرور کنیم:

زیر ِ این لایه ی ِ گاز، لایه های ِ کدر ِ پایینتر قرار دارد که بسیار داغ است و در شرایط ِ تعادل ِ موضعی قرار دارد یعنی اگر بخش ِ کوچکی از این گاز را جدا کنیم تقریبا می توانیم فرض کنیم که دما و فشار ِ این گاز تغییر ِ قابل ِ توجه ای نمی کند از طرفی اگر گاز تابان نبود، می توانستیم فرض کنیم نوری که به درون ِ ستاره بتابد کاملا جذب می شود پس به صورت ِ موضعی ما با یک جسم ِ سیاه طرفیم!


این جسم ِ سیاه سوراخی به معنایی که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39996&viewfull=1#post39996) شرح دادیم ندارد اما خروجی اش همان آخرین لایه ی ِ گاز است که می بینیم پس اگر این جسم ِ سیاه را داغ کنیم شروع به تابش می کند آن هم تابشی دقیقا شبیه به تابش ِ جسم ِ سیاهی که شرح دادیم. اما بین ِ این جسم ِ سیاه تا ما یک لایه گاز ِ سرد تر و شفاف قرار گرفته است! (سرد یعنی 5800 درجه ی ِ کلوین :دی ) این گاز ِ سرد و شفاف باعث خواهد شد طیفی که ما از ستاره دریافت می کنیم دارای ِ خطوط ی جذبی باشد! به همین سادگی!


با دیدن ِ لایه های ِ خورشید و البته مطالب ِ بالا می فهمیم که ما عملا فوتوسفر رو مشاهده می کنیم و بین ِ ما و فوتوسفر لایه های ِ دیگری از گاز هم وجود دارد:
http://lcogt.net/files/spacebook/layers_0.gif

طیف ِ خورشید وقتی هوا نیست در مقایسه با وقتی که هوا هست و همچنین طیف ِ یک جسم ِ سیاه در دمای ِ 6000 درجه ی ِ کلوین، ملاحظه کنید که چه قدر با طیف ِ جسم ِ سیاهی که دمای ِ 6000 درجه ی ِ کلوین داره هم خوانی داره! علتش اینه که اصل ِ تابش مال ِ اون دما بوده و یه طیف ِ جذبی روش نشسته.
http://solarwiki.ucdavis.edu/%40api/deki/files/139/%3Dsolar_AM.png


ـــــــــــــــــــــــــ ـــ
اخترفیزیک دوست نوشت1: وقتی از گاز ِ رقیق یا غلیظ تو اخترفیزیک صحبت می شه کلا هر چی تصور ِ زمینی تو ذهنتون هست رو بریزید دور! جو ِ زمین در معیارهای ِ اخترفیزیکی بسیار بسیار غلیظه! سحابی ِ جبار از بهترین خلا هایی که در زمین تولید شده رقیق تر هستش! (البته کمی رقیقتر!) جو های ِ برخی ستاره های ِ ابرغول هم همین طوری هستن.

المپیادی نوشت1 و اخترفیزیک دوست نوشت2: عمق ِ اپتیکی یه عدد ِ بی بعد هستش. به صورت ِ دقیقتر هم تابع ِ طول ِ موج میشه. اگر شدت ِ ورودی Io و شدت ِ خروجی I باشه عمق ِ اپتیکی ِ گاز با اینا این طوری مرتبط می شه:
I=Io*exp(-t) l
که t همون عمق ِ اپتیکی هستش.


المپیادی نوشت 2 و اخترفیزیک دوست نوشت3: طیف ِ جسم ِ سیاهی که ما از خورشید می بینیم مربوط می شه به لایه ای از خورشید که دماش 6000 درجه ی ِ کلوینه اما کل ِ انرژیی که از خورشید ساطع میشه معادل ِ اینه که خورشید یک جسم ِ سیاه باشه با دمای ِ حدودا 5800 درجه ی ِ کلوین. این تفاوت به خاطر ِ شفاف بودن ِ لایه های ِ پایانی ِ جو ِ خورشید به وجود میاد، به دمای ِ اولی می گن دمای ِ وین و به دمای ِ دومی می گن دمای ِ موثر! این در واقع جواب ِ همین تاپیک (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?391-%D8%AF%D9%85%D8%A7%DB%8C-%D9%85%D9%88%D8%AB%D8%B1-%DB%8C%D8%A7-%D8%AF%D9%85%D8%A7%DB%8C-%D9%88%DB%8C%D9%86-%28%D9%85%D8%A8%D8%A7%D8%AD%D8%AB%D9%87%29) هستش!!! البته این همزمان دلیلی بر درستی ِ چیز هایی هستش که تو پست ِ بالا گفتم :دی

به عکس ِ پایین هم یه نگاهی بندازید بد نیست راجع به همینه:

طیف ِ خورشید و طیف ِ تابش ِ یک جسم ِ سیاه در دمای ِ 5777 درجه ی ِ کلوین (توجه کنید که انرژی ِ کل ِ ساطع شده از دو طیف یکسان هستش):
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/EffectiveTemperature_300dpi_e.png



پی نوشت1: می دونم قرار بود راجع به پهنا و عمق ِ خطوط ِ جذبی حرف بزنم اما دیدم این طوری روند منطقی تر هستش. یعنی اول این پست و بعد تحلیل ِ عمق و پهنای ِ خطوط.
بعد از تحلیل ِ عمق و پهنا نهایتا به بررسی ِ کاربردهای ِ طیف و طیف سنجی می پردازیم.

پی نوشت ِ 2: سوالی هست در خدمتم :)

عذر نوشت 1: ببخشید که این یکی پست طولانی شد و البته یه کمی تخصصی . هر جاییش نا مفهومه بفرمایید توضیح بدم.

عذر نوشت2 :شدیدا شرمنده این قدر دیر دارم پست می گذارم! درد ِ دندون امونمو بریده نمی تونم درست فکر کنم و بنویسم :|

Ehsan
08-29-2012, 03:03 PM
خطوط ِ جذبی، شبیه ِ خطوط ِ نشری دو مشخصه ی ِ اساسی دارند که می توان آنها را دسته بندی کرد: 1.عمق 2.پهنا

هر کدام از این مشخصه ها بر اساس ِ ویژگی های ِ گاز ِ جذب کننده می توانند تغییر کنند. (خطوط ِ طیفی روی ِ نمودارهای ِ شدت شبیه ِ یک چاله هستند! ارتفاع ِ نسبی ِ این چاله ها نسبت به اطراف، عمق ِ خط ِ طیفی است)

http://www.astro.princeton.edu/~dns/teachersguide/spectrum3.jpg

اصولا در طیف ِ جذبی دو عامل می تواند تاثیر گذار باشد: چگالی ِ گاز و دمای ِ گاز. هر کدام از اینها همزمان عمق و پهنای ِ خطوط ِ جذبی را تحت ِ تاثیر قرار می دهند.

تاثیرات ِ چگالی:

وقتی چگالی نسبتا کم باشد و گاز رقیق باشد، تغییر ِ چگالی فقط عمق ِ خط ِ طیفی را تحت ِ تاثیر قرار می دهد. جذب توسط چه چیز انجام می پذیرد؟ اتمها! اگر تعداد ِ اتمها بیشتر شود علی الاصول احتمال ِ این که فوتونی با فرکانس ِ مناسب برای ِ جذب، بتواند فرار کند و جذب نشود پایین می آید! مثل ِ این که هر چه تعداد ِ شکارچی مرغابی ها زیاد شود، احتمال ِ این که مرغابیی بتواند فرار کند کمتر می شود. فوتونها هم حکم ِ مرغابی ها را دارند و اتمها حکم ِ شکارچی ها! هر چه چگالی ِ لایه ی ِ گاز بیشتر شود مثل ِ این که تعداد ِ شکارچی ها زیاد شده و تعداد ِ فوتونهای ِ مناسب ِ جذب شدن کمتر می شود عمق ِ خط هم با تعداد ِ فوتون های ِ «فراری» رابطه ی ِ عکس دارد!

هر چه اتمها بیشتر باشند احتمال ِ برخورد ِ فوتون با اتم افزایش یافته و جذب شدن محتمل تر می شود:
http://www.atomsinmotion.com/book/chapter2/pressureVsNumAtoms.png


پس هر چه گاز چگالتر باشد، خط ِ جذبی عمیقتر است!

اما در بالا چگالی ِ های بالا را استثنا کردیم، چرا؟ چگالی های ِ پایین، تاثیر ِ اتمهای ِ گاز بر هم دیگر را کم می کند و ما اصولا می توانیم راجع به یک اتم ِ منفرد بحث کنیم. اتم منفرد هم که مفصلا بحث شده است و ترازهای ِ انرژی و تاثیراتش بر طیف معلوم است.

اما وقتی چگالی بالا می رود اتمها می توانند بر هم دیگر تاثیر بگذارند. وقتی اتمها بر هم تاثیر گذارند از لحاظ ِ کوانتمی ترازهای ِ انرژی ِ جدید ایجاد می شود؛ به جای ِ یک انرژی، چندین انرژی ِ نزدیک به تراز ِ قبلی مجاز می شود و این باعث می شود که فوتونهایی با انرژی ِ نزدیک به انرژی ِ تراز ِ اصلی هم جذب شود و این هم به نوبه ی ِ خود پهنای ِ خطوط ِ طیفی را افزایش می دهد. در واقع چون فوتونهای ِ اطراف ِ خط ِ اصلی هم می توانند جذب شوند پس خط پهن تر می شود.

ترازهای ِ انرژی ِ با افزایش ِ چگالی تغییر می کنند: راست یک ملوکول است و چپ یک کریستال که ترازهایش تبدیل به یک باند ِ انرژی شده، مرکز حالتی بینابین است:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/Qd_energy_diagram.jpg

در این حالت با بالا رفتن ِ چگالی در ماده ترازهای ِ بیشتری ایجاد می شود و خط پهنتر می شود و این اتفاق تا جایی پیش میرود که در جامدات عملا ما با به جای ِ ترازهای ِ گسسته با کمربند های ِ انرژی مواجه هستیم یعنی یک سری تراز ِ پیوسته. اغلب ِ ویژگی های ِ جامدات را همین ترازها تعیین می کنند.(چنین تاثیری عملا فقط در کوتوله های ِ سفید مشاهده می شود)


خطوط ِ طیفی ِ یک کوتوله ی ِ سفید (در مرکز) در مقایسه با خورشید و یک غول ِ آبی:
http://www.redorbit.com/media/gallery/hubble-space-telescope/medium/signature.jpg

تاثیرات ِدما:

عملا دما فقط به کمک ِ اثر ِ دوپلر روی ِ خطوطِ طیفی تاثیر می گذارد که ساز و کارش در قسمت ِ دوم ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=42094&viewfull=1#post42094) مفصلا شرح داده شده است.
تنها چیزی که باید گوشزد کنیم این است که در اثر ِ پهن تر شدن ِ توزیع ِ سرعت به خاطر ِ دمای ِ بالا، با اضافه شدن ِ پهنا، عمق کم می شود.


کمی تخصصی تر:

در اخترفیزیک غیر از پهنا و عمق شکل ِ کلی ِ خط ِ طیفی جذبی هم بسیار مهم است. نمودار ِ خط ِ جذبی شبیه ِ یک چاله است که نحوه ی ِ افت ِ چاله که به منحنی ِ رشد مشهور اطلاعات ِ ارزشمندی از گاز ِ جاذب در اختیار ِ اخترفیزیک دانان قرار می دهد.
ـــــــــــــــــــــــــ ــ
فیزیک دوست نوشت1: گاز ِ کامل دقیقا همین است که اتمها روی ِ هم تاثیری نداشته باشند! به صورت ِ کلاسیک یعنی به هم برخورد نکنند اما از دیدگاه ِ کوانتمی یعنی همین تاثیر های ِ اندک هم نباشد!! در واقع گاز ِ کامل چه از دیدگاه ِ کوانتمی و چه از دیدگاه ِ کلاسیک موجود ِ جالبیه!

المپیادی نوشت1: سعی کنید با پیدا کردن ِ شکل ِ توزیع ِ سرعت ِ ماکسولی (از اینترنت و کتابها راحت گیر میاد) و چند تا فرض ِ ساده کننده، شکل ِ خط ِ طیفی ِ جذبی رو که در اثر ِ دوپلرشیفت ایجاد می شه پیدا کنید و با کامپیوتر بکشید! هر کسی این کارو بکنه خودم شخصا بهش می گم آفرین! :دی

اخترفیزیک دوست نوشت2 و المپیادی نوشت 2: اگر دقیق باشید باید گیر بدید که تعریف ِ دقیق ِ پهنا چیه؟ خط ِ طیفی کجا تموم می شه که پهنا تا همونجا باشه؟ خوب جواب ِ این سوال کمی دلبخواهی هستش! یعنی شما می تونید جوری تعریف بکنید که خودتون راضی بشید! مثلا جایی که شدت به اندازه ی ِ 0.7 عمق بالا باشه می شه بهش گفت خط تموم شده! این که چه طور تعریفش کنید بیشتر به این برمیگرده که چه کاری با خط ِ طیفی دارید و می خواید چی ازش بدونید!

اخترفیزیک دوست نوشت 3: برای ِ طیف ِ نشری اگر چگالی زیادی بالا بره خط تا جایی پهن می شه اما از جایی به بعد تبدیل به خط ِ جذبی می شه! چون این حالت می شه درست مثل ِ ستاره ها!!

پی نوشت ِ1: الان تقریبا هیچ چیزی از خطوط ِ طیفی باقی نمونده که نگفته باشم! حالا می تونیم بریم سراغ ِ کاربرد های ِ طیف و طیف سنجی و اینا! الان از این جا به بعد خیلی کلیه ، روند ِ خاصی نداره و من هم چیزی تو ذهن ندارم! پس کمکم کنید! می شه طبقه بندی ِ طیفی ِ ستاره ها رو گفت، کاربردهای ِ خطوط ِ طیفی تو عکاسی و کلی چیز ِ دیگه! همون طور که قبلا هم گفتم این کاربردها وحشتناک زیاده!

پی نوشت 2:سوالی هست در خدمتم! :)

پی نوشت 3: الان یادم افتاد که یک بحث می تونه این باشه : طیف ِ جذبی و ستاره ها! (چون طیف ِ جذبی معمولا فقط در ستاره ها دیده می شه)

Ehsan
09-09-2012, 12:17 PM
با پایان یافتن ِ بحثهای ِ بنیادی راجع به طیف، به عنوان ِ اولین کاربرد برای ِ طیف و طیف سنجی (که البته از لحاظ ِ تاریخی هم اولین است :پی ) بهتر است اشاره ای به طبقه بندی ِ طیفی ِ ستارگان داشته باشیم.

قبل از این که دانشمندان بتوانند راجع به طیف ِ جسم ِ سیاه و قوانین ِ مربوط به آن تحقیق کنند، ستاره شناسان این توانایی را داشتند که طیف ِ ستارگان را به دست بی آورند. آنها مشاهده کردند که طیف ِ ستارگان پر از خطوط ِ سیاه رنگ است و به زودی دریافتند که این خطوط مربوط به عناصری هستند که همه ی ِ ما می شناسیم. دانشمندان برای ِ این که ستارگان را طبقه بندی کنند به عنوان ِ تنها ابزار و ویژگی ِ موجود و در دست رس، شدت ِ خطوط ِ طیفی ِ مربوط به عنصر ِ هیدروژن را برای ِ این کار انتخاب کردند. یعنی ستارگان را بر اساس ِ قدرت ِ خطوط ِ طیفی ِ هیدروژن (که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=42265&viewfull=1#post42265) معرفی شده است) طبقه بندی کردند.

این طبقه بندی با حروف ِ انگلیسی انجام شد و به ترتیب از رده ی ِ A که دارای ِ قوی ترین خطوط ِ هیدروژن است شروع می شد و تا رده ی ِ O که ضعیف ترین خطوط ِ هیدروژن را داشتند ادامه پیدا می کرد. بعدها با پیشرفت ِ قوانین ِ ترمودینامیک و پی بردن به تابش ِ جسم ِ سیاه و قوانینی مثل ِ قانون ِ وین (به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40172&viewfull=1#post40172) مراجعه کنید) ستاره شناسان توانستند دمای ِ ستاره ها را به دست بی آورند و بفهمند که هر ستاره ای چه دمایی دارد.

طیف ِ ستارگان
http://www.astro.sunysb.edu/fwalter/AST101/images/stellar_spectra.gif

منطقی بود که ستاره شناسان با توجه به این که اکنون دمای ِ ستاره ها را در دست داشتند آنها را بر اساس ِ دما طبقه بندی کنند اما در بسیاری از منابع اطلاعات ِ ستاره ها را بر اساس ِ رده بندی ِ طیفی ِ قبلی نوشته بودند، یعنی بر اساس ِ قدرت ِ خطوط ِ هیدروژن، به همین خاطر ستاره شناسان همان رده بندی ِ قبلی را حفظ کردند و فقط ترتیب ِ آن را بر اساس ِ دما تغییر دادند.

نهایتا رده بندی به این شکل در آمد:

ستارگان ِ رده ی ِ O از قضا داغ ترین ستاره ها از آب در آمدند، دمای ِ آنها بیش از 33 هزار درجه ی ِ کلوین است. بعد از آن به ترتیب رده ی ِ B با دمای ِ بین ِ 10000 تا 33000 ، A با دمای ِ بین ِ 7500 تا 10000 ، F با دمای ِ بین 6000 تا 7500، G با دمای ِ بین ِ 5200 تا 6000، K با دمای ِ 3700 تا 5200 و نهایتا رده ی ِ M با دمای ِ کمتر از 3700 درجه ی ِ کلوین. البته رده هایی مثل ِ L و N هم وجود دارند که ستاره نیستند و پیش ستاره یا کوتوله ی ِ قهوه ای حساب می شوند!

طیف ِ ستاره ها و رده بندی ِ طیفی بر اساس ِ دما (به خطوط ِ قوی در رده ی ِ A دقت کنید و این که چه طور در O این خطوط تقریبا ناپدید می شوند!)
http://www.physics.unc.edu/~evans/pub/Spr2000/Lecture15-16-Stars/stellar-classification.jpg


زیر رده ها:

هر کدام از این رده ها به ده زیر رده تقسیم می شوند که با شماره ای کنار ِ رده مشخص می شود: مثلا رده ی ِ F به ده زیر رده از F0 تا F9 تقسیم می شود که با کاهش ِ شماره دما افزایش میابد یعنی F0 داغترین ستاره در رده ی ِ F است.

این هم باز نمونه ای از طیف و رده بندی اش:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Obafgkm_noao_big.jpg

ــــــــــــــــــــ
خودمونی نوشت1: حدس می زنم رده های ِ گم شده ای مثل ِ C یا مثلا D که خبری ازشون نیست اینجا توی ِ زیر رده ها گم شدن!! :دی

خودمونی نوشت2: خورشید یه ستاره ی ِ رده ی ی G2 هستش!

خودمونی نوشت 3: اگر خواستید این ترتیب ِ مزخرف ِ رده های ِ طیفی رو حفظ کنید یه سری جملاتی هست که کمک می کنه البته ورژنهای ِ خارجیش مورد داره :)) اما یه ورژن ِ ایرانی دیدم که خوبه:

اوه برو آقا فکر ِ گیوه کندن مباش
Oh Boro Agha Fekre Give Kandnan Mabash

اخترفیزیک دوست نوشت1: توی ِ ستاره هایی که دمای ِ خیلی کمی دارند خطوط ِ فلزی بسیار بارز می شه.

اختر فیزیک دوست نوشت2: تویِ ستاره های ِ رده ی ِ O که دمای ِ بسیار بالایی دارن به جای ِ خطوط ِ هیدروژن، خطوط ِ هلیوم دیده می شن و خطوط ِ هیدروژن خیلی خیلی ضعیف دیده می خواهند شد! دمای ِبالا همیشه خوب نیست! :دی

پی نوشت: می شه این بحث رو با کاربرد هایی که طیف ِ ستاره ها در شناخت ِ ستاره ها دارند ادامه داد مثلا این که اثر ِ دوپلر راجع به ستاره ها چی به ما می گه!؟!؟ سرعت ِ چرخش ِ ستاره ها، دو تایی ها ، متغییر های ِ قیفاووسی و..... خوشه های ِ ستاره ای و کلی اطلاعات ِ دیگه! این پستها در قالب ِ ستارگان و طیف ادامه پیدا خواهند کرد!

عذر نوشت: خیلی دیر کردم نه؟!؟ ببخشید هم تو ای فکر بودم که چی بنویسم هم درسنامه می نویسم و هم یه کتاب پیدا کردم :* اصلا عالی! حالا موضوعش چیه بماند ولی نمی تونم دل بکنم ازش! :دی

تاکید نوشت: همچنان منتظر ِ سوالات هستم، چه از بحث ِ روز ِ تاپیک و چه از بحث های ِ گذشته :)

Ehsan
09-11-2012, 06:51 AM
وقتی جسمی که موجی الکترومغناطیسی به سمت ِ ما گسیل می کند با سرعت ِ v به ما نزدیک شود، فرکانس ِ موجی که ما دریافت می کنیم قدری با فرکانس ِ اصلی که موج در آن گسیل شده متفاوت است. به زبان ِ ساده به این اتفاق، اثر ِ دوپلر می گویند.

با استفاده از اثر ِ دوپلر و طیف سنجی می توان اطلاعات ِ جالب ِ توجهی از ستاره ها استخراج کرد. در این جا به چند استفاده ی ِ عمده از این اثر می پردازیم:

1.سرعت ِ شعاعی:

ستاره ها در فضا نسبت به ما حرکت می کنند. بردار ِ سرعت ِ نسبی ِ ستاره ها را می توان به دو مولفه تقسیم کرد، قسمتی که عمود بر خط ِ دید ِ ماست (سرعت ِ مماسی) و قسمتی که در راستای ِ خط ِ دید ِ ماست (سرعت ِ شعاعی).

http://www.daviddarling.info/images/star_velocity_components.gif

اثر ِ دوپلر باعث می شود کل ِ طیف ِ ستاره به خاطر ِ سرعت ِ شعاعی اش جا به جا شود، اگر طیف پیوسته باشد نمی توان به راحتی به جا به جایی ِ طیفی پی برد اما خطوط ِ طیفیی که به خاطر ِ عناصر ِ ستاره فقط و فقط در فرکانس هایی بسیار خاص شکل می گیرند هم جا به جا می شوند، چون فرکانس ِ اصلی ِ خطوط معلوم است با پیدا کردن ِ جای ِ خطوط ِ جدید می توان به سرعت ِ شعاعی ِ ستاره با دقتی زیاد پی برد.

اگر ستاره به سمت ِ ما حرکت کند خطوط ِ طیفی به سمت ِ آبی می روند و اگر از ما دور شود خطوط ِطیفی از ما دور می شوند.

http://planetfacts.org/wp-content/uploads/2011/05/redshift.jpg

2. دوتایی های ِ طیفی

ستاره ها اغلب در فضا به صورت ِ دو تایی هستند، گاها این دو تایی ها به قدری به هم نزدیک می شوند که با روشهای ِ معمول (مثل ِ رصد یا نورسنجی) نمی توان به راحتی به سرشت ِ دو تایی ِ ستاره ها پی برد. اما در یک سیستم ِ دو تایی، وقتی دو ستاره به دور ِ هم می گردند، اگر صفحه ی ِ مداری ِ ستاره در راستای ِ درستی قرار گرفته باشد، در یک لحظه می توان مشاهده کرد که یکی از مولفه های ِ این منظومه ی ِ دو تایی در حال ِ دور شدن از ماست و دیگری همزمان به ما نزدیک می شود. بنا بر این خطوط ِ طیفی ِ یکی به سمت ِ قرمز می رود و دیگری به سمت ِ آبی.

طیفی که ما مشاهده می کنیم بر هم نهی ِ دو طیف از ستاره است بنا بر این مشاهده می کنیم که خطوط ِ طیفی ِ این ستاره ها دائما در حال ِ شکافته شدن به دو خط و دوباره یکی شدن است. به این ترتیب ما به سرشت ِ دو تایی ِ این ستاره پی می بریم.

http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/images/binvar/specbinary.jpg

این روش ِ مطالعه ی ِ دو تایی ها علاوه بر اطلاعاتی راجع به سرعت ِ مولفه ها، راجع به جرم و دوره ی ِ تناوب ِ آنها هم اطلاعاتی را به دست می دهد و بسیار مفید است.

3. چرخش و پهن شدگی

وقتی ستاره ای با سرعت ِ زیاد دور ِ خود می چرخد، در حین ِ چرخش همزمان قسمتهایی از ستاره در حال ِ دور شدن از ماست و قسمتهایی در حال ِ نزدیک شدن. قسمتهایی از ستاره که در حال ِ دور شدن از ماست ، خطوط ِ طیفی اش به سمت ِ قرمز می رود و قسمتهایی که در حال ِ نزدیک شدن به ماست خطوط ِ طیفی اش به سمت ِ آبی می رود. در مجموع خطی که ما از ستاره مشاهده خواهیم کرد پهن تر از حالت ِ معمول خواهد بود. شکل گویاتر است:

http://obsn3.on.br/~jlkm/astron2e/AT_MEDIA/CH04/CHAP04AT/AT04FG18.JPG

http://hsc.csu.edu.au/physics/options/astrophysics/3034/rotation.gif
ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــ
اخترفیزیک دوست نوشت1: سرعت های ِ مماسی رو به وسیله ی ِ رصد به دست میارند که البته کمی سخته!

اخترفیزیک دوست نوشت2:بعضی دانشمندان ِ «دیوانه» (!) روشی که برای ِ مطالعه ی ِ دوتایی های ِ طیفی به کار گرفته شده رو برای ِ پیدا کردن ِ سیارات ِ فراخورشیدی به کار می برند!!!! علت ِ دیوانه خطاب شدنشون اینه که این کار نیاز به طیف سنجیی بسییییییییییااااااااااااا اااااااااار دقیق داره و بی اندازه مشکله!

المپیادی نوشت: اثر ِ دوپلر و ستارگان خوراک ِ طرح ِ سواله! از هر سه تا روشی که گفتم همه اش حداقل یک بار سوال بوده!

پی نوشت1: بحث ِ بعدی ِ ستارگان و طیف اگر عمری باشه راجع به اثر ِ زیمان و اطلاعاتی راجع به جو های ِ ستاره ای و ترکیبات ِ عناصر خواهد بود. بعد از اون هم هر کاربرد ِ دیگه ای از بحث های ِ انجام شده در طیف سنجی می تونه انجام بشه! :)

خنده نوشت: چه قدر عکس ِ این پست زیاد شده :))

پی نوشت 2: چند روزی نیستم.

پی نوشت 3: سوالی هست در خدمتم :)

Ehsan
09-13-2012, 12:42 PM
علاوه بر اطلاعاتی که در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=44270&viewfull=1#post44270) اشاره شد می توان از ستاره ها به کمک ِ طیفشان به دست آورد، اطلاعات ِ بسیاری هم با تنوع های ِ مختلف می توان از ستاره ها به کمک ِ طیف شان استخراج کرد، گذرا به چند مورد اشاره می کنیم:

1.عناصر ِ ستاره

شاید این معروفترین کاربرد ِ طیف سنجی باشد، با مشاهده ی ِ طیف ِ ستاره و مطالعه ی ِ خطوط ِ طیفی می توان فهمید که چه عناصری در ستاره ها وجود دارند و با چه فراوانی هایی در ستاره ها یافت می شوند. زیرا هر خط ِ طیفی در اثر ِ یک عنصر به وجود آمده. ( این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40966&viewfull=1#post40966) را مطالعه کنید). برای ِ مثال در خورشید می توان خطوط ِ طیفی ِ کلسیم، پتاسیم و منیزیم را مشاهده کرد.

طیف ِ خورشید به همراه ِ چند عنصر (به خط ِ قوی ِ سدیم دقت کنید!)
http://galacticfool.com/uploads/galacticfool.com/2008/11/splab.jpg

طیف ِ خورشید کمی دقیق تر.
http://igss.wdfiles.com/local--files/the-sun-s-continuous-spectrum/solar_spectra_graph.jpg

همچنین با تحلیل ِ شکل ِ خطوط ِ طیفی می توان به فراوانی عناصر ِ درونِ جو ِ ستاره ها پی برد.


2.چگالی ِ جو

با استفاده از تحلیل ِشکل ِ خطوط ِ طیفی (عمق و پهنا و شکل) می توان چگالی ِ جو ِ ستاره ها را تا حدود ِ خوبی تخمین زد. (این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=43264&viewfull=1#post43264) را بخوانید). با این روش ستاره شناسان دریافته اند که چگالی ِ جو ِ برخی ستاره ها گاهی از بهترین خلا های ِ آزمایشگاهی هم کمتر است!


3.دما ی ِ جو

به راحتی با مشاهده ی ِ طیف ِ یک ستاره می توان به دمای ِ آن پی برد. چند راه ِ عمده برای ِ تعیین ِ دمای ِ ستاره وجود دارد که ساده ترین ِ آنها استفاده از قانون ِ جا به جایی ِ وین است (این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40172&viewfull=1#post40172) را مطالعه کنید). راه های ِفرعی تری هم هست ؛مثل ِ برازش ِ یک منحنی ِ پلانک، استفاده از اندیس ِ رنگی و ....

4.میدان ِ مغناطیسی ِ سطحی:

وقتی گاز ِ جذب کننده که خطوط ِ طیفی ِ جذبی را به وجود می آورد درون ِ یک میدان ِ مغناطیسی ِ بسیار قوی قرار بگیرد، خطوط ِ طیفی اش شکافته می شوند. به این پدیده اثر ِ زیمان می گویند. اغلب این اثر ضعیف است و به سختی قابل ِ مشاهده است و فقط در طیف سنجی هایی با دقت ِ بسیار بالا دیده می شود. با استفاده از این اثر می توان میدان ِ مغناطیسی ِ برخی از ستاره های ِ نزدیک و دارای ِ خطوط ِ قوی ِ میدان ِ مغناطیسی را اندازه گیری کرد.

اثر ِ زیمان
http://www.daviddarling.info/images/Zeeman_effect.jpg

نزدیک ِ لکه های ِ خورشیدی میدان ِ مغناطیسی بسیار قوی می شود و می توان در شکل ِ پایین اثر ِ زیمان را در طیف ِ یک لکه مشاهده کرد.
http://ase.tufts.edu/cosmos/pictures/CambEncySun/Sun_ency_figs_5/Fig5_4.jpg

کمی بیشتر از اندیس ِ رنگی:

اندیس ِرنگی یک روش ِ مفید برای ِ تعیین ِ دمای ِ ستارگان است. در این روش قدر ِ ستاره را در طول ِ موج های ِ آبی به دست می آورند و همچنین در طول ِ موجهای ِ مرئی. به اختلاف ِ بین ِ این دو قدر اندیس ِ رنگی می گویند و با B-V (بی منهای ِ وی) نشان می دهند. اگر این مقدار منفی باشد یعنی ستاره آبی تر ( و داغتر ) است و اگر مثبت باشد یعنی ستاره قرمز ( و سردتر ) است. این کمیت تابعیت ِ مستقیمی با دما دارد و نمادی از رنگ ستاره هم هست و گاهی به جای محور ِ دمای ِ نمودار ِ رنگ-قدر از اندیس ِ رنگی استفاده می کنند.

طول ِ موجهای ِ اندیس ِ رنگی
http://crab0.astr.nthu.edu.tw/~hchang/ga1/f1901-UBVfilter.JPG

ـــــــــــــــــــ
اخترفیزیک دوست نوشت1: بعضی از ستاره ها تقریبا هیچ خط ِ طیفیی مربوط به فلزات رو ندارند، چنین ستاره هایی اصولا اولین ستاره ها در کیهان هستند چون هیچ انفجار ِ ابرنواختریی عناصر ِ جدید رو واردشون نکرده و تمام از هیدروژن و هلیوم هستند.

فیزیک دوست نوشت1: اثر ِ زیمان اولش توی ِ آزمایشگاه دیده شد. اما توجیه ِ این که چرا این اثر رخ می ده با فیزیک ِ کلاسیک تقریبا غیر ممکنه. وقتی یک اتم ِ گاز در میدان ِ مغناطیسی قرار می گیره جهت گیری ِ اسپین ِ اتم و میدان ِ مغناطیسی طوری می شه که این دو تا هم راستا باشند این باعث می شه تراز ِ انرژی ِالکترون دور ِ اتم به دو تراز ِ مجاز شکافته بشه و همین هم باعث ِ شکافته شدن ِ طیف می شه و اثر ِ زیمان به وجود میاد.

فیزیک دوست نوشت 2 و المپیادی نوشت : سعی کنید اثر ِ زیمان رو با مدل ِ اتمی ِ بور برای ِ هیدروژن توضیح بدید و فرمولش رو به دست بیارید، فقط دقت کنید میدان ِ مغناطیسی و صفحه ی ِ مدار ِ الکترون عمود بر هم هستند :)

اخترفیزیک دوست نوشت 2: توی ِ اندیس ِ رنگی گاهی قدر ِ ستاره توی ِفرابنفش رو هم به دست میارن و اسمش رو می گذارند U و یه اندیس ِرنگی ِ جدید به اسم ِ U-B و U-V درست می کنند که البته کاربردش به اندازه ی ِ B-V نیست اما کاربردهای ِ خاص ِ خودش رو داره و گاهی مقادیر ِ دمایی که از B-V میاد رو تصحیح می کنه.

پی نوشت: فکر کنم بحث ِ ستارگان و طیف تمام شده باشه! بحث ِ بعدی شاید راجع به عکاسی و طیف باشه :دی حالا ببینیم چی می شه.

همیشه نوشت: سوالی هست اگر در خدمتم :)

Ehsan
09-17-2012, 10:21 PM
در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=42496&viewfull=1#post42496) اشاره کردیم که بسیاری از سحابی های ِ نجومی ِ زیبا، سحابی ِ نشری هستند و سحابی های ِ نشری هم در طول ِ موجهای ِ بسیار خاصی تابش می کنند.

طیف ِ یک سحابی ِ نشری
http://www.aanda.org/index.php?option=com_image&format=raw&url=/articles/aa/full/2005/43/aa2973-05/img25.gif

این کاربرد ِ بسیار جالبی در رصد و عکاسی دارد. وقتی شما در یک آسمان ِ دارای ِ آلودگی ِ نوری (چه ماه و چه شهر) ، یک سحابی ِ نشری یا سیاره نما را رصد می کنید، چه چیز می بینید؟ طیفی که دریافت می کنید چیست؟

طیف ِ آلودگی ِ نوری عموما یک طیف ِ یکنواخت است که به دلیل ِ پخش ِ نور ِ یک منبع در جو اتفاق می افتاد. پخش نور در جو به دو دلیل رخ می دهد، یا به خاطر ِ وجود ِ غبار در جو (که بسیار آلودگی ِ بدیست!) و باعث می شود طیف ِ آلودگی تا حد ِ خوبی دارای ِ ویژگی های ِ طیف ِ منبع خواهد بود یا به وسیله ی ِ پراکندگی ِ نور به وسیله ی ِ جو رخ می دهد که به پراکندگی ِ ریلی-جینز معروف است و معمولا نورهای ِ آبی را شدید تر پراکنده می کند با این حال، این نوع آلودگی هم دارای ِ یک طیف ِ پیوسته است.

(جو ِ زمین در ناحیه ی ِ مرئی، خط ِ جذبی ندارد)

طیفی که می بینیم عملا مجموع ِ طیف ِ سحابی و طیف ِ آلودگی ِ نوری است، سحابی در طول ِ موجهای ِ مربوطه اش بسیار روشن است. حال فرض کنید بتوان ماده ای شفاف درست کرد که فقط فوتون های ِ خاصی را عبور دهد و بقیه را یا جذب می کند یا بازتاب و فرض کنید طول ِ موج ِ این فوتون های ِ خاص دقیقا مطابق ِ طول ِ موج ِ فوتونهایی باشد که سحابی در آن طول ِ موجها تابش می کند. حالا اگر از طریق ِ این ماده به یک سحابی در آلودگی ِ نوری نگاه کنیم چه می شود؟

کل ِ تابشی که آلودگی ِ نوری در آن طول ِ موج های ِ خاص دارد بسیار کمتر از کل ِ تابش ِ آلودگی ِ نوری در همه ی ِ طول ِ موجهاست! اما سحابی تقریبا همه ی ِ تابشش را در آن طول ِ موجها ساطع می کند بنا بر این سحابی تابشش حفظ می شود اما آلودگی ِ نوری تقریبا حذف می شود! نتیجه این است که سحابی به راحتی دیده می شود. به چنین ماده ای می گویند فیلتر ِ سحابی! چون فیلتری است که فقط نورهای ِ همفرکانس با سحابی را عبور می دهد و بقیه را فیلتر می کند.

فیلتر های ِ سحابی انواع ِ مختلفی دارند بر حسب ِ این که چه طول ِ موجهایی را فیلتر می کنند. برخی از فیلتر های ِ معروف، فیلتر ِهیدروژن بتا، هیدروژن آلفا و فیلتر ِ OIII (اکسیژن 3) هستند. این که کدام فیلتر برای ِ چه سحابی مناسب است بستگی به ویژگی های ِ سحابی های ِ رصدی دارد. برای ِ مثال اکسیژن 3 برای ِ سحابی هایی غیر از سحابی های ِ بازتابی مناسب است.
در این لینک (http://www.astrosystems.biz/filters.htm) کاربرد ِ برخی از فیلتر ها، به همراه ِ مشخصه ی ِ عبوری ِ آنها را نوشته است.

مقایسه ی ِ فیلتر و بدون فیلتر
http://www.rit.edu/cos/observatory/images/nebula/LPR_comparison.jpg

ـــــــــــــــــ
ارجاع نوشت: به این پست ِ (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?938-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%81%DB%8C%D9%84%D8%AA%D8%B1-%D9%87%D8%A7-%D8%AF%D8%B1-%D8%B9%DA%A9%D8%A7%D8%B3%DB%8C&p=35026&viewfull=1#post35026) تاپیک ِ کاربرد فیلترها در عکاسی هم سری بزنید :)

خودمونی نوشت1: علت ِ این که آسمون ِ روز آبیه اینه که جو، قسمتهای ِ آبی رنگ ِ نور ِ خورشید رو پراکنده می کنه، علت ِ قرمز دیده شدن ِ خورشید در نزدیکی ِ غروب هم همینه چون اون موقع این قدر نورش در جو پراکنده شده که فقط رنگ ِ قرمزش مونده.

خودمونی نوشت ِ 2: جاتون خالی دو هفته پیش رفته بودیم رصد سهند! یه فیلتر ِ OIII انداختیم پشت ِ یه هشت اینچی و زدیم تو دل ِ آسمون! یععععععععععععععنییییییییی یییی من فکم چسبیده بود زمین! اصلن یه وعضی!!!! فکر کنید زیر ِ نور ِ ماه، تازه دجاجه هم رفته بود تو آلودگی نوری ِ تبریز، بعد سحابی ِ ویل رو میدیدم که تو آسمون ِ تاریکش نمی شه دید! یعنی قدرت ِ این فیلتر رو من اونجا دیدم! سحابی ِ ویل (پر ِ قو) اینه:

http://www.ne.jp/asahi/stellar/scenes/object/veil.jpg
یعنی عااااااااااشق ِ این سحابی ام!


خودمونی نوشت 3: البته لازم به ذکر هستش که کاملا آلودگی ِ نوری کاااااااااااملا فیلتر نمی شه! اما این قدر کم میشه که تقریبا می شه در نظر نگرفتش! :دی

پی نوشت1: آقایون! خانوما! من کفگیرم خورده به ته ِ دیگ! دانشگاه شروع شده دیگه نیستم! تقریبا چیزی ندارم بگم! منتظر ِ مشارکتتون هستم در این تاپیک تا کاربردهای ِ طیفسنجی رو بررسی کنیم! به خدا به پیر به پیغمبر! کلا نجوم یعنی همین طیف! چون به تنها چیزی که دسترسی داریم طیف ِ اجرام ِ نجومیه! پس کلی کاربرد داره!

پی نوشت ِ 2: سوالی هست در خدمتم :)

Ehsan
09-20-2012, 10:43 PM
طیف سنجی بخش ِ بسیار مهمی از کیهان شناسی را در بر می گیرد و کاربردهای ِ فراوانی دارد. چند کاربرد ِ ساده را در زیر خواهیم دید.

1.شناخت ِ کهکشان ها

وقتی طیف ِ یک کهکشان را مشاهده می کنیم عملا در حال ِ مشاهده ی ِ طیف ِ تعداد ِ بسیار زیادی ستاره باهم هستیم، اگر طیف ِ هر نوع ستاره را بشناسیم می توانیم با مشاهده ی ِ طیف ِ کهکشان به فراوانی ِ انواع ِ ستاره های ِ آن کهکشان پی ببریم. از طرفی مطالعه ی ِ طیف ِ کهکشان ها در نقاط ِ مختلفشان (به خصوص اگر مایل دیده شوند) در بدست آوردن ِ منحنی ِ سرعت ِ ستارگان به دور مرکز ِکهکشان ها کمک می کند و این منحنی نهایتا به شناخت ِ بهتر ِ ماده ی ِ تاریک خواهد انجامید (ماده ی ِ تاریک از همین منحنی کشف شده).

منحنی سرعت (تفاوت ِ مقدار ِ انتظاری با مقدار ِ دیده شده با ماده ی ِ تاریک توجیه می شه، به این تاپیک (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?t=1187) سری بزنید)
http://www.universetoday.com/wp-content/uploads/2011/12/Rotationcurve_3.jpg

2.قانون هابل

به کمک ِ روشهای ِ فاصله سنجی می توان فاصله ی ِ بسیاری از کهکشان ها را به راحتی پیدا کرد، از طرفی با استفاده از اثر ِ دوپلر و با مشاهده ی ِ طیف ِ کهکشانهای ِ دور دست می توان دید که طیف ِ همه ی ِ این کهکشان ها به سمت ِ قرمز جا به جا شده که در اثر ِ دور شدن ِ کهکشان ها از ما بوده است. به راحتی می توان سرعت ِ دور شدن را از طیف به دست آورد. اختر شناسان با مطالعه ی ِ این سرعت ها و فاصله ها به قانونی بسیار جالب در کیهان شناسی رسیده اند که سرعت ِ دور شدن را با یک رابطه ی ِ خطی به فاصله مربوط می کند: قانون ِ هابل!

سرعت و فاصله ی ِ کهکشان ها
http://www.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/images/hubbles_law.gif

در این قانون فاصله ی ِ کهکشان ضرب در یک ثابت ِ مربوط به کیهان (ثابت ِ هابل) می شود سرعت ِ دور شدن. این قانونی بسیار مهم در کیهان شناسی است، چنین مطالعات ِ طیفی ای ما را از انبساط ِ عالم با خبر کرده است.

3. تابش ِ زمینه ی ِ کیهان

وقتی تابش ِ زمینه ی ِ کیهان کشف شد بسیاری به دنبال ِ این پرسش بودند که این تابش چه طیفی دارد، در کمال ِ تعجب اندازه گیری ِ طیف ِ این تابش که در طول ِ موجهای ِ ماکروویو قرار داشت نشان می داد این طیف همخوانی ِ بسیار بسیار دقیقی با طیف ِ یک جسم ِ سیاه (به این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39996&viewfull=1#post39996) و این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40172&viewfull=1#post40172) مراجعه کنید) دارد که دمای ِ آن 2.7 درجه ی ِ کلوین است. چنین تطابقی با طیف ِ جسم ِ سیاه نشان از گذشته ی ِ داغ ِ کیهان دارد. این طیف سنجی نظریه ی ِ انفجار ِ بزرگ را بسیار قوی کرد و تمام ِ نظریه های ِ رقیب را به کنار راند.

تابش ِ زمینه
http://universesite.co.uk/pictures/bigbang1.jpg

و طیف ِ تابش ِ زمینه (به شباهت ِ آن با طیف ِ پلانک دقت کنید)
http://map.gsfc.nasa.gov/media/ContentMedia/990015b.jpg

یک داستان ِ جالب:

کوازار یعنی شبه ِ ستاره، وقتی کوازار ها کشف شدند چیزی که دانشمندان دیدند یک سری اجسام ِ ستاره مانند بود با طیفی عجیب و غریب و ناشناس و همچنین تابش ِ قابل ِ توجهی در ناحیه ی ِ رادیویی! چنین چیزی از یک ستاره برای ِدانشمندان بسیار عجیب و غیر ِ قابل ِ توجیه بود! بعدها مطالعه ی ِ بیشتر و دقیق تر ِ طیف ِ این اجرام پرده از واقعیت ِ حیرت انگیز کوازار ها برداشت:

طیف ِ کوازار ها از عناصر ِ ناشناخته تشکیل نشده بود! بلکه همان طیف ِ آشنای ِ کهکشان ها بود با همان خطوط ِ طیفی! اما آن قدر در اثر ِ پدیده ی ِ دوپلر به سمت ِ قرمز جا به جا شده بود که در نگاه ِ اول کاملا نا آشنا به نظر می رسید. تابش ِ رادیویی هم به خاطر ِ فعالیت ِ شدید ِ کهکشان بود. این جا به جایی ِ زیاد یعنی یک سرعت ی فوق العاده زیاد! چرا؟ این اجسام آنقدر دور هستند که اگر با استفاده از قانون ِ هابل سرعتشان را محاسبه کنیم چنین سرعت هایی به دست می آید (البته آن موقع بر عکس بود! یعنی سرعت را می دانستند اما با استفاده از قانون ِ هابل فاصله را که به دست آوردند همه دچار ِ حیرت شدند! فواصل از هر کهکشان ِ شناخته شده ای دورتر بود!) البته عجایب ِ کوازار به همین جا ختم نمی شود ولی از حوصله ی ِ بحث ِ ما هم خارج است.

تصویر ِ یک کوازار:

http://cdn.physorg.com/newman/gfx/news/hires/quasar.jpg

ــــــــــــــــ
اخترفیزیک دوست نوشت: طیف ِ کهکشان ها بر حسب ِ انواعشون متفاوته.

کیهان دوست نوشت: ثابت ِ هابل بستگی به زمانی داره که کهکشان داره توش رصد می شه. پس به اون معنی «ثابت» نیست! :دی

پی نوشت1 :این تاپیک داره روزهای ِ پایانی رو طی می کنه دیگه کم کم می خوام این تاپیک رو به پایان برسونم! فوقش دو تا پست ِ دیگه!! شاید راجع به سیاره شناسی و طیف!

پی نوشت 2: دیگه بدی خوبی بوده ببخشید و هر جا که نفهمیدید من همیشه در خدمتم و این تاپیک همیشه بازه تا سوالاتون رو بپرسید تا در حد توان و سوادم کمک کنم :) من هم نبودم مدیران و کاربران ِ پاسخ گو هستند :)

Ehsan
09-30-2012, 05:03 PM
طیف در سیاره شناسی هم نقشی اساسی دارد. اینجا بسیار گذرا به برخی از کاربردها اشاره می کنیم:

سرعت اجرام

گاهی نیاز است سرعت ِ اجرام ِ درون ِ منظومه ی ِ شمسی که تازه کشف شده اند را اندازه گرفت، مخصوصا برای ِ دنباله دارها این کار حیاتی است چرا که مدار ِ دنباله دارها با چنین اندازه گیری هایی به طور دقیق و سریع محاسبه می شود. روش ِ اندازه گیری کما بیش شبیه ِ روشی است که برای ِ ستارگان در اینجا (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=44270&viewfull=1#post44270) شرح داده شد.

ماده شناسی

رصد ِ اجرام ِ منظومه ی ِ شمسی در طول ِ موجهای ِ مختلف، اطلاعات ِ زیادی راجع به جنس ِ مواد ِ تشکیل دهنده ی ِ سطحشان می دهد، این روش هم مشابه ِ روشی است که برای ِ ستارگان شرح داده شد با این تفاوت که این جا طیف های ِ ملوکولی هم مهم می شود و جست و جوی ِ آب در منظومه ی ِ شمسی به کمک ِ مطالعاتی از این دست به راحتی امکان پذیر است.

طیف سنجی آزمایش گاهی

گاهی ما به برخی از اجزای ِ منظومه ی ِ شمسی مستقیما دسترسی داریم! (برای ِ مثال شهاب سنگها یا سنگهایی از کره ی ِ ماه) با این وجود برای ِ شناخت ِ عناصر ِ درون ِ این اجرام هم دست به دامن ِ طیف سنجی می شوند اما این بار از نوع ِ آزمایشگاهی. در واقع مریخ نورد ِ کنجکاوی دارای ِ تجهیزاتی برای ِ طیف سنجی ِ آزمایش گاهی است تا مریخ را دقیق کاوش کند و به دنبال ِ نشانه هایی از مولکول های ِ مواد ِ آلی (پایه های ِ حیات) در طیف ِ سنگهاست.

برخی دیگر از نتایج ِ چنین طیف سنجی های ِ آزمایش گاهی، شناخت ِ عمر سنگهای ِ منظومه ی ِ شمسی است که بسیار کاربرد دارد.


یک کاریکاتور از مریخ نورد کنج کاوی :دی
http://0.tqn.com/d/politicalhumor/1/0/W/d/4/Martians-and-Curiosity.jpg

ــــــــــــــــ

همان طور که در ابتدای ِ تاپیک هم گفته شد، تنها راه ِ ارتباطی ِ ما با تقریبا تمام ِ اجرام ِ نجومی (غیر از برخی-و نه تمام- اجرام ِ درون ِ منظومه ی ِ شمسی)، نور ِ آنهاست. به همین خاطر شناخت ِ نور بسیار مهم است.

این تاپیک هم بر همین مبنا و به همین خاطر ایجاد شود. برای ِ فهم ِ نسبتا کامل ِ این مباحث، آنها را از ابتدا پی گیری کنید.

البته این مباحث اصلا کامل نیست و از بسیاری مواردش صرف نظر شده و کاربردهای ِ ذکر شده هم بسیار کلی و فقط کاربرد های ِمهم و عمده بوده و الا کاربرد ِ طیف در نجوم به دلیلی که گفته شد بسیار گسترده است.

کتاب ِ خاصی به نظرم نمی رسد که تمام ِ این مباحث را یک جا داشته باشد، وگر نه معرفی میکردم، شرمنده!
ـــــــــــــــــ
خودمونی نوشت: طیف ِ بازتابی از سطح ِ اجرام تا حدود ِ خوبی حاوی ِ ویژگی های ِ طیف ِ اصلی (خورشید ) هستش با این وجود چون طیف ِ اصلی رو داریم می تونیم بفهمیم که سیاره چه تاثیری روی ِ طیف گذاشته و کجا خط ِ طیفی درست کرده.

پی نوشت 1: بالاخره وقت کردم این تاپیک رو تموم کنم! می تونید ادامه ی ِ مباحث ِ مربوط رو در تاپیک ِ تحلیل ِ رنگها در تصاویر ِ نجومی (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?833-%D8%AA%D8%AD%D9%84%DB%8C%D9%84-%D8%B1%D9%86%DA%AF%D9%87%D8%A7-%D8%AF%D8%B1-%D8%AA%D8%B5%D8%A7%D9%88%DB%8C%D8%B1-%D9%86%D8%AC%D9%88%D9%85%DB%8C/page8) پی گیری کنید که توسط ِ مدیر ِ خوبمون آقای ِ طامهری در حال ِ بررسی هستش.

پی نوشت 2: تمام شدن نه به این معنی هستش که دیگه کسی نباید پست بگذاره نه! بلکه بنده دیگه حرفی ندارم و به اصطلاح بیش از این چیزی ندارم که براتون به اشتراک بگذارم و کفگیر دیگه ته ِ دیگ رو سوراخ کرده :دی

پی نوشت 3: می تونید هر وقت که خواستید و هر مبحثی که به طیف مربوط بود رو این جا پی گیری بکنید و هر سوالی رو هم از هر جای ِ تاپیک دارید می تونید بپرسید. خواهشاً لطفاً! منتظرم :دی

تشکر نوشت: با تشکر از همه ی ِ دوستانی که توجه داشتند و مشارکت کردند :)
امیدوارم این تاپیک برای ِ همه مفید بوده باشه:)

Ehsan
12-13-2012, 02:39 PM
گاهی نشون دادن یک تصویر متحرک از هزار هزار کلمه گویاتر هستش.

در همین راستا جا داره از منبع بسیار بسیار مفید استفاده کنم که فایلهای فلش فوق العاده مفیدی در زمینه ی ِ مبحث طیف قرار داده:

طیف الکترومغناطیسی:

این فایل انرژی و طول موج و فرکانس هر موج رو بهتون میده علاوه بر این رنگ جسمی که در اون ناحیه تابش می کنه به همراه مقیاسی از اندازه ی ِ طول موج و همین طور تصاویر نوعی در اون طول موجها:

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/emspectrum.html

تابش جسم سیاه:

فیلمی که داغ شدن یک جسم سیاه رو نشون می ده به همراه طیفش و دماش:

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/meltednail.html

(مباحث مربوط بهش در این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=39996&viewfull=1#post39996))
ـــــــــــ
این یکی فوق العاده زیباست:

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/bbexplorer.html

علاوه بر این که شما می تونید دما رو تغییر بدید و طیف با تغییر دما، در مقیاسها حالتهای متفوات ببینید، می تونید میزان تابش در فیلتر های معمول و معروف آبی و مرئی و فرابنفش و قرمز هم مشاهده کنید. خودم که خیلی با این یکی حال کردم! :دی (مباحث مربوط به فیلتر ها در انتهای این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=44434&viewfull=1#post44434))
ـــــــــــــــــ

این هم یکی دیگه راجع به فیلتر ها، شما می تونید فیلتر های مختلف رو در مسیر نور قرار بدید و رنگ و طیف ِ دریافتی رو با رنگ و طیف ِ اصلی مقایسه کنید. نورتون هر چیزی می تونه باشه (حتی نور خورشید هم در گزینه ها هست) و همچنین می تونید فیلترهای دلخواه طراحی کنید.

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/filters.html

ـــــــــــــ

طیف اتمی:

این فایل ساختمان یک اتم هیدروژن رو نشون میده.
می تونید در این فایل فلش فوتونهای دلخواهی به سمت اتم هیدروژن شلیک کنید و برانگیخته شدنش رو هم بررسی کنید، مفهوم انرژی درست که توی ِ این پست (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1113-%D8%B7%DB%8C%D9%81&p=40862&viewfull=1#post40862) بسیار روش تاکید داشتم اینجا به وضوح دیده میشه! که فقط انرژی ِ درست می تونه الکترونها رو بر انگیخته کنه.

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/hydrogenatom.html

تفاوت طیف نشری و جذبی:

تو این فایل فلش می تونید با جا به جا کردن طیف سنج، طیف نشری رو جذبی رو مشاهده کنید، می بینید که خطوط ِ جذبی و نشری در مکانی یکسان دیده میشن:

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/threeviewsspectra.html

طیف اجرام نجومی:

در این فایل شما می تونید طیفهای گسسته و پیوسته و جذبی و نشری رو با هم مقایسه کنید همین طور خطوط طیفی ِ معروف (مثل خطوط هیدروژن یونیده یا خطوط فلزی) رو مشاهده کرده و تغییرات شدتشون رو در انواع ستارها با دما مشاهده کنید. این فایل فلش هم بسیار بسیار مورد پسندم واقع شد :دی :دی

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/spectrum010.html

اثر دوپلر:

یک فایل بسیار گویا در زمینه ی ِ اثر دوپلر، می تونید منبع ، S ، رو جا به جا کنید یا راصد ، O ، رو تکون بدید تا تغییر طول موج رو مشاهده کنید، هر وقت خواستید نگه دارید و دوباره پلی کنید:

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/dopplershift.html

مهمترین نکته اش اینه که موج رو هم به صورت سینوسی و هم به صورت جبهه ی ِ موج نشون می ده که این خودش خیلی گویاست

ــــــــــــــ

نحوه ی ِ یافتن ِ یک سیاره ی ِ فراخورشیدی با بیانی بسیار کوتاه و گیرا (بیان تصویری :دی ) :

http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/radialvelocitydemo.html

فقط کافیه دکمه ی ِ شروع رو فشار بدید!



*با تشکر بسیار بسیار ویژه از خانم Stargazer (http://forum.avastarco.com/forum/member.php?584-stargazer) بابت اهتمام و جدیتی که در معرفی این فایلهای مفید در این تاپیک (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?1096-Astronomical-Clips)داشتند و بنده ازشون استفاده کردم :)

و به همه ی فعالین در امر آموزش توصیه می کنم استفاده کنید

ـــــــــ
حق البته این بود که در طول پست گذاشتن ازشون استفاده کنم ولی خوب این طوری شد دیگه :دی شما به بزرگی خودتون ببخشید

payam57
02-10-2013, 03:40 AM
:help:دورود بر دوستان خوب اوا استار : دوستان می خواستم در خصوص طیف سنجی و به طور ویژه طیف سنجی نجومی تحقیق و مقاله ای را در این باره تنظیم کنم که حدود 40 تا 50 صفحه باشه ایا کسی از دوستان سایت یا کتاب یا منبع تخصصی در این مورد سراغ داره که بتونم این مقاله را تنظیم کنم؟مرسی

مداد رنگیهام
03-27-2013, 05:16 PM
سلام.:)
یکم در مورد اساس طیف سنجی مولکولی سیاره ها(این اسمو خودم روش گذاشتم!:دی) توضیح میدین.(منظورم همون ماده شناسیه که تو پست قبلی بهش اشاره کردین...)
میشه از این روش برای شناسایی مولکولهای سطح سیارات خارج از منظومه شمسی هم استفاده کرد؟
یه سوال دیگه هم داشتم این همه اجرام تو آسمون هستن که از خودشون نور ساطع میکنن خب نوراشون با هم قاطی نمیشه؟:دی یعنی وقتی ما یه ستاره یا یه سحابیو طیف سنجی میکنیم از کجا مطمئنیم که این نور و طلاعاتی که بدست اوردیم دقیقا مال همین ستاره یا سحابیه؟:)

پیمان اکبرنیا
03-27-2013, 10:24 PM
سلام.:)
یکم در مورد اساس طیف سنجی مولکولی سیاره ها(این اسمو خودم روش گذاشتم!:دی) توضیح میدین.(منظورم همون ماده شناسیه که تو پست قبلی بهش اشاره کردین...)
میشه از این روش برای شناسایی مولکولهای سطح سیارات خارج از منظومه شمسی هم استفاده کرد؟
یه سوال دیگه هم داشتم این همه اجرام تو آسمون هستن که از خودشون نور ساطع میکنن خب نوراشون با هم قاطی نمیشه؟:دی یعنی وقتی ما یه ستاره یا یه سحابیو طیف سنجی میکنیم از کجا مطمئنیم که این نور و طلاعاتی که بدست اوردیم دقیقا مال همین ستاره یا سحابیه؟:)

سلام :)

در مورد سوال اولتون.

در حال حاضر به یک روش می توان برخی از عناصر موجود در جو سیارات فراخورشیدی را تشخیص داد. شرط این روش اینه که سیاره از مقابل قرص ستاره رد شود. وقتی سیاره از مقابل ستاره عبور کند، بخشی از نور ستاره از داخل جو سیاره عبور میکنه و در اثر عبور از جو، بخشی از طول موجها جذب می شوند. با مقایسه طیف ستاره در حالتی که سیاره وجود نداره و حالتی که سیاره از مقابل قرص رد میشه، میشه تشخیص داد که چه عناصری در جو سیاره هست.


http://up.avastarco.com/images/b8vfsze4zuhv0f0okxz9.jpg (http://up.avastarco.com/images/b8vfsze4zuhv0f0okxz9.jpg)


این روش فقط برای سیاره های خیلی بزرگ و با جو قابل توجه جواب میده و فقط عناصر خیلی فراوان در جو را مشخص میکنه. با تکنولوژی حال حاضر امکان تشخیص دقیق همه عناصر جو سیاره وجود نداره :)

در حال حاضر به جز این روش، روش دیگری برای تشخیص عناصر سیاره موجود نیست چون نمیشه به تنهایی از سیاره طیف گرفت. نیاز به تلسکوپهای بسیار بزرگ یا زنجیره ای از تلسکوپها با قابلیت تداخل سنجی داره.

و اما در مورد سوال دوم:

در طیف سنجی از اجرام، سعی میشه فقط از اون جرمی که میخواهیم، طیف تهیه بشه. یعنی در کادر تصویر تلسکوپ فقط اون جرم قرار داشته باشه و از جسم دیگری نور به دستگاه نرسه.

در غیر این صورت باید به روشی نور سایر اجرام موجود در تصویر را حذف کرد. مثلا فقط طیف را از بخشی از تصویر که جسم مورد نظرمون اونجا هست تهیه کنیم :) به زبان ساده یعنی فقط پیکسلهایی که نورشون مربوط به اون جرم هست را در تحلیل طیفی در نظر بگیریم.

مداد رنگیهام
03-27-2013, 10:51 PM
در مورد سوال دوم:

در طیف سنجی از اجرام، سعی میشه فقط از اون جرمی که میخواهیم، طیف تهیه بشه. یعنی در کادر تصویر تلسکوپ فقط اون جرم قرار داشته باشه و از جسم دیگری نور به دستگاه نرسه.

در غیر این صورت باید به روشی نور سایر اجرام موجود در تصویر را حذف کرد. مثلا فقط طیف را از بخشی از تصویر که جسم مورد نظرمون اونجا هست تهیه کنیم :) به زبان ساده یعنی فقط پیکسلهایی که نورشون مربوط به اون جرم هست را در تحلیل طیفی در نظر بگیریم.
ممنون:)
میشه یکم بیشتر در مورد این سازکار توضیح بدین...
وقتی تو یه اتاق 10 تا لامپ روشن باشه اگه من دوربین عکاسیمو طوری تنظیم کنم که فقط یک لامپ تو کادر باشه نمیتونم ادعا کنم که دوربینم داره فقط از همون لامپ نور دریافت میکنه مگه نه؟بعد چه جوری میتونیم تشخیص بدیم کدوم پیکسل مال کدوم ستاره(تو مثال من لامپ)هستش؟

mohsen4465
03-28-2013, 12:13 AM
ممنون:)
میشه یکم بیشتر در مورد این سازکار توضیح بدین...
وقتی تو یه اتاق 10 تا لامپ روشن باشه اگه من دوربین عکاسیمو طوری تنظیم کنم که فقط یک لامپ تو کادر باشه نمیتونم ادعا کنم که دوربینم داره فقط از همون لامپ نور دریافت میکنه مگه نه؟بعد چه جوری میتونیم تشخیص بدیم کدوم پیکسل مال کدوم ستاره(تو مثال من لامپ)هستش؟ نور اجرامی که در نقاط مختلفی قرار دارن پس از عبور از عدسی در نقاط مختلفی کانونی میشن.

وقتی شما روی فقط یک لامپ زوم میکنید فقط نور اون لامپ هست که به حسگر دوربین میرسه و مابقی لامپ‌ها نورشون قبل از رسیدن به حسگر از میدان خارج میشه (مثلاً بعد از رد شدن از دوتا عدسی لنز به لوله لنز میخوره و نمیتونه خودشو به لنز سوم برسونه). از طرف دیگه حتی اگه زوم طوری باشه که چند جرم در کادر باشن بازهم میشه جداگونه طیف‌ها رو بررسی کرد. چون تصویر هر ستاره روی قسمت متفاوتی از حسگر می‌افتن. تصویر جرم هر کجا که باشه تمام نور اون جرم هم در همنجا کانونی میشه.

مداد رنگیهام
03-28-2013, 10:47 AM
نور اجرامی که در نقاط مختلفی قرار دارن پس از عبور از عدسی در نقاط مختلفی کانونی میشن.

وقتی شما روی فقط یک لامپ زوم میکنید فقط نور اون لامپ هست که به حسگر دوربین میرسه و مابقی لامپ‌ها نورشون قبل از رسیدن به حسگر از میدان خارج میشه (مثلاً بعد از رد شدن از دوتا عدسی لنز به لوله لنز میخوره و نمیتونه خودشو به لنز سوم برسونه). از طرف دیگه حتی اگه زوم طوری باشه که چند جرم در کادر باشن بازهم میشه جداگونه طیف‌ها رو بررسی کرد. چون تصویر هر ستاره روی قسمت متفاوتی از حسگر می‌افتن. تصویر جرم هر کجا که باشه تمام نور اون جرم هم در همنجا کانونی میشه.
خیلی ممنونم:)
یه چیزی بگم؟اگه لامپامون تو یه راستا باشن وقتی من دارم از مقابل بهشون نگاه میکنم تصویراشون تو یه نقطه میفته و من تو عکس فقط یه نقطه نورانی میبینم خب تو فضا هم ما میلیارها میلیارد ستاره داریم آیا امکانش وجود نداره که از زاویه دید ما ستاره ها تو یه راستا باشن؟تکلیف نور ستاره هایی که عقبترن چی میشه؟ با این وجود آیا بازهم میتونیم تشخیص بدیم نوری که دریافت شده نور یه ستارس یا نور چندتا ستارس که در یه راستا هستن؟:)


فکر کنم فهمیدم چی میشه...
نوری که در راستای دیدما بهمون میرسه و به دستگاه برخورد میکنه مال همون ستاره جلویی هستش چون فکر کنم ستاره جلوییه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما میشه و به زبان دیگه مثل یه جسم کدر عمل میکنه ولی در جهت های دیگه نور از همه ستاره ها منتشر میشه و همین باعث میشه نقطه نورانیتر دیده بشه...این در صورتی درسته که از دید ناظر زمینی ستاره ها دقیقا روی هم بیفتن و اندازشون یکسان دیده بشه یا اینکه ستاره جلوییه بزرگتر دیده بشه ولی اگر ستاره جلوییه کوچکتر دیده بشه یا ستاره های عقبی اندازشون بزرگتر باشه بازهم مشکل داریم چون در این صورت ستاره جلوییه نمیتونه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما بشه...:39:

mohsen4465
03-28-2013, 10:17 PM
خیلی ممنونم:)
یه چیزی بگم؟اگه لامپامون تو یه راستا باشن وقتی من دارم از مقابل بهشون نگاه میکنم تصویراشون تو یه نقطه میفته و من تو عکس فقط یه نقطه نورانی میبینم خب تو فضا هم ما میلیارها میلیارد ستاره داریم آیا امکانش وجود نداره که از زاویه دید ما ستاره ها تو یه راستا باشن؟تکلیف نور ستاره هایی که عقبترن چی میشه؟ با این وجود آیا بازهم میتونیم تشخیص بدیم نوری که دریافت شده نور یه ستارس یا نور چندتا ستارس که در یه راستا هستن؟:)


فکر کنم فهمیدم چی میشه...
نوری که در راستای دیدما بهمون میرسه و به دستگاه برخورد میکنه مال همون ستاره جلویی هستش چون فکر کنم ستاره جلوییه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما میشه و به زبان دیگه مثل یه جسم کدر عمل میکنه ولی در جهت های دیگه نور از همه ستاره ها منتشر میشه و همین باعث میشه نقطه نورانیتر دیده بشه...این در صورتی درسته که از دید ناظر زمینی ستاره ها دقیقا روی هم بیفتن و اندازشون یکسان دیده بشه یا اینکه ستاره جلوییه بزرگتر دیده بشه ولی اگر ستاره جلوییه کوچکتر دیده بشه یا ستاره های عقبی اندازشون بزرگتر باشه بازهم مشکل داریم چون در این صورت ستاره جلوییه نمیتونه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما بشه...:39: طیف ستارگان مختلف از الگوهای خاصی پیروی میکنن که وابسته اندازه و سن ستاره ست:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Obafgkm_noao_big.jpg


در بدترین وضعیت با مقایسه رده طیفی بدست اومده میشه تشخیص داد طیف مربوط به یک ستاره‌ است یا اینکه نه اون ستاره همدمی هم داره یا اینکه ستاره دیگه‌ای پشتشه. ضمناً اگه دوتا ستاره در کار باشه دو نوع تأثیر دوپلری مختلف خواهیم داشت. تا حد زیادی با این روش‌ها میشه خطاها رو پوشش داد ولی در کل خطا همیشه هست. :)

arashgmn
03-30-2013, 12:13 AM
...
فکر کنم فهمیدم چی میشه... نوری که در راستای دیدما بهمون میرسه و به دستگاه برخورد میکنه مال همون ستاره جلویی هستش چون فکر کنم ستاره جلوییه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما میشه و به زبان دیگه مثل یه جسم کدر عمل میکنه ولی در جهت های دیگه نور از همه ستاره ها منتشر میشه و همین باعث میشه نقطه نورانیتر دیده بشه...این در صورتی درسته که از دید ناظر زمینی ستاره ها دقیقا روی هم بیفتن و اندازشون یکسان دیده بشه یا اینکه ستاره جلوییه بزرگتر دیده بشه ولی اگر ستاره جلوییه کوچکتر دیده بشه یا ستاره های عقبی اندازشون بزرگتر باشه بازهم مشکل داریم چون در این صورت ستاره جلوییه نمیتونه مانع از عبور نور ستاره های عقبی در راستای دید ما بشه...:39:

با استفاده از نمودار نوری ستاره ها هم میشه فهمید که یکی از ستارگان ، پشت دیگری پنهان شده. در مورد ستارگان دوتایی ، گذر ستاره ها از جلوی هم دیگه ، باعث استخراج اطلاعات خوبی راجع به اون ها میشه. اتفاقا اندازه هر ستاره از سامانه دوتایی ، تقریبا همیشه متفاوت از دیگریه. تصویر زیر یه دوتایی رو نشون میده و نمودار شدت نور بر حسب زمان :


http://up.avastarco.com/images/gb58svxl3xy0m2nywyf.png (http://up.avastarco.com/)


امتیاز تصویر : کتاب An Introduction to Modern Astronomy and Astrophysics

رضا زرقانی
09-26-2013, 03:20 PM
سلام دوست خوبم
مطمئنا یکی از راه هایش اینه که تو به وسیله ی طیف ستاره ات مواد سازنئه اش رو شناسایی کنی بعد هم رده طیفی ستاره رو(o-b-a-f,...) بعد هم میتونی با استفاده از اطلاعاتی که درباره ی این رده ها داریم اطلاعاتی از قبیل قدر مطلقشون رو پیدا کنیم.

2215
11-17-2013, 04:01 PM
سلام
من یه سوال داشتم
من توی یه مقاله یه طیف دیدم که محور افقی اش برحسب آنگسترومه و محور عمودیش برحسب
erg/(A*s*cm^2 (منظورم از A همون آنگسترومه) و همچنین کنار محور عمودی نوشته شده FLUXیعنی قاعدتا باید شار باشه بر حسب طول موج ولی مشکل من اینه که واحدی که براش نوشته شده با واحد شار یکی نیست کسی می تونه سوال منو جواب بده؟
با توجه به اینکه واحد شار erg/s و واحد چگالی شارerg/s cm^2

erfan bayat
11-17-2013, 05:54 PM
واحد شار همون ژول بر ثانیه بر واحد سطحه و مشکلی نداره. اون درخشندگی یا توان تابشیه که واحدش ژول بر ثانیه است. شار برابر زیگما * 4^t هست که t دما جسم سیاه و زیگما ثابت استفان بولتزمان هستش.

2215
11-17-2013, 06:02 PM
درسته ولی واحد آنگسترومی که توی مخرجه پس چیه؟
واحد ژول بر ثانیه بر واحد سطح بر آنگسترومه که برام مجهوله


واحد شار همون ژول بر ثانیه بر واحد سطحه و مشکلی نداره. اون درخشندگی یا توان تابشیه که واحدش ژول بر ثانیه است. شار برابر زیگما * 4^t هست که t دما جسم سیاه و زیگما ثابت استفان بولتزمان هستش.

Ehsan
11-17-2013, 07:27 PM
درسته ولی واحد آنگسترومی که توی مخرجه پس چیه؟
واحد ژول بر ثانیه بر واحد سطح بر آنگسترومه که برام مجهوله

اون یعنی تعریفِ شدت بر حسبِ طولِ موج

شاری که شما می‌گید یعنی میزانِ انرژی که در واحدِ زمان بر واحدِ سطح میرسه، چگالی طیفی شار میشه همین چگالی شار اما اونهایی که بینِ طولِ موج l و l+dl به ما میرسه، مشخصا هر چی dl (دیفرانسیل طولِ موج) کمتر باشه انرژی که به ما میرسه کمتره (در حالتِ حدی وقتی dl=0 باشه هیچ انرژی به ما نمیرسه! چون میگیم انرژی که دقیقا تو این طولِ موج میرسه و این انرژی صفره) حالا برای این که شدت رو درست تعریف کنند این دیفرانسیل انرژی، dE رو تقسیم می‌کنند به دیفرانسیلِ طولِ موج و این میشه یه عددِ محدود که همون شدت هستش، در حالتِ کلی تعریفِ شدت میشه dE (جز انرژی) که در زمانِ dt به مساحتِ ds میرسه و طولِ موجش بینِ l و l+dl میشه، تقسیم بر همه ی این جز ها
یعنی شدت میشه:
I=dE/dt*ds*dl

که میشه انرژی تقسیم بر زمان تقسیم بر مساحت و تقسیم بر طولِ موج که اون آنگستروم از اینجا میاد. حالا برای به دست آوردنِ چگالی شارِ کل باید از شدت روی طولِ موج انتگرال بگیرید :)

2215
02-18-2014, 10:41 AM
اون یعنی تعریفِ شدت بر حسبِ طولِ موج

شاری که شما می‌گید یعنی میزانِ انرژی که در واحدِ زمان بر واحدِ سطح میرسه، چگالی طیفی شار میشه همین چگالی شار اما اونهایی که بینِ طولِ موج l و l+dl به ما میرسه، مشخصا هر چی dl (دیفرانسیل طولِ موج) کمتر باشه انرژی که به ما میرسه کمتره (در حالتِ حدی وقتی dl=0 باشه هیچ انرژی به ما نمیرسه! چون میگیم انرژی که دقیقا تو این طولِ موج میرسه و این انرژی صفره) حالا برای این که شدت رو درست تعریف کنند این دیفرانسیل انرژی، dE رو تقسیم می‌کنند به دیفرانسیلِ طولِ موج و این میشه یه عددِ محدود که همون شدت هستش، در حالتِ کلی تعریفِ شدت میشه dE (جز انرژی) که در زمانِ dt به مساحتِ ds میرسه و طولِ موجش بینِ l و l+dl میشه، تقسیم بر همه ی این جز ها
یعنی شدت میشه:
I=dE/dt*ds*dl

که میشه انرژی تقسیم بر زمان تقسیم بر مساحت و تقسیم بر طولِ موج که اون آنگستروم از اینجا میاد. حالا برای به دست آوردنِ چگالی شارِ کل باید از شدت روی طولِ موج انتگرال بگیرید :)

سلام بر دوستان عزیز خودم
آقا احسان یه سوال دیگه داشتم. ممنونم که حوصله به خرج می دید.
یه چیز جالب که این مدت بهش برخوردم اینه که همه جا در نمودارها واحد erg/s*A*cm^2 .
این یک واحد در دستگاه استاندارد اس آی نیست. پس چرا همه جا از ان استفاده شده؟
به نظر میاد در محاسبات به جای واحد استاندارد از این واحد استفاده میشه. درسته؟
اگه این واحد رو بخواهیم به واحد استاندارد برگردانیم میشه j/s*cm^3 ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟

Ehsan
02-19-2014, 10:18 PM
سلام بر دوستان عزیز خودم
آقا احسان یه سوال دیگه داشتم. ممنونم که حوصله به خرج می دید.
یه چیز جالب که این مدت بهش برخوردم اینه که همه جا در نمودارها واحد erg/s*A*cm^2 .
این یک واحد در دستگاه استاندارد اس آی نیست. پس چرا همه جا از ان استفاده شده؟
به نظر میاد در محاسبات به جای واحد استاندارد از این واحد استفاده میشه. درسته؟
اگه این واحد رو بخواهیم به واحد استاندارد برگردانیم میشه j/s*cm^3 ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟

بعضی واحدها برای بعضی کاربردها خیلی مناسب هستند، مثلا چرا توی هواشناسی هیچ کس دما رو با کلوین نشون نمیده همه میگن درجه ی سلسیوس؟! واضحه چون درجه ی سلسیوس خیلی ملموس‌تره، مثلا اگه بگن دما از 300 درجه ی کلوین شد 308 درجه ی کلوین، شما حسی نسبت بهش ندارین، ولی اگه بگن دما از 27 درجه شده 35 درجه میگین: اَ اَ اَ! چه قدر گرم؟!

این جا هم همینه، اِرگ بر ثانیه بر آنگستروم بر سانتی‌متر مربع به مراتب کاربردی‌تره و برای اخترفیزیک‌دانها حسِ معقولتری ایجاد می‌کنه، چون مساحتهای CCD از مرتبه ی سانتی‌متر مربع هستش، دقتِ طیفها از مرتبه ی آنگستروم هستش و انرژیهای دریافتی از مرتبه ی اِرگ و زمانِ بررسی از مرتبه ی ثانیه،پس این واحد خیلی اعدادِ ملموس‌تری میده تا استفاده از واحدهای استاندارد.

این نحوه ی کار هم خیلی رایجه، مثلا چرا پزشکان برای بیانِ حجمِ مایعات به جای متر مکعب از سی سی استفاده می‌کنند؟ چرا طلافروش ها از گِرَم صحبت می‌کنند؟ یا توی مهندسی الکترونیک جریانها به میلی‌آمپر بیان میشه ولی توی مهندسی قدرت جریانها ممکنه کیلو‌آمپر هم بیان بشه!

این کار توی اخترفیزیک خیلی رایجه فواصلِ منظومه ی شمسی با واحدِ نجومی، فواصلِ ستارگان با سالِ نوری، فواصلِ کهکشانی با مگا‌پارسک و..... در حالی که واحدِ استانداردِ طول متر هستش.

واحدِ اس ای هم میشه W/m^3 که W همون وات یا J/s هستش :)

لیلا دادبود
03-02-2015, 11:56 AM
سلاام
تشکر ویژه به خاطر تایپیک جذابتون.
لطفا بگید فرق بین انتقال به سرخ گرانشی و انتقال به سرخ معمولی در طیف چیه؟؟
آیا در هر دو فقط خطوط به سمت قرمز شیفت پیدا می کنند؟ اگه آره پس راه تفکیکشون چیه؟
یعنی مثلا با مشاهده یک جرم و تعیین انتقال به سرخ اون. از کجا میشه فهمید این انتقال به سرخ مربوط به فاصله اون از ماست یا مربوط به گرانش عظیمیه که تحت تاثیرش قرار گرفته؟؟
سپاس

Ehsan
03-02-2015, 12:25 PM
سلاام
تشکر ویژه به خاطر تایپیک جذابتون.
لطفا بگید فرق بین انتقال به سرخ گرانشی و انتقال به سرخ معمولی در طیف چیه؟؟
آیا در هر دو فقط خطوط به سمت قرمز شیفت پیدا می کنند؟ اگه آره پس راه تفکیکشون چیه؟
یعنی مثلا با مشاهده یک جرم و تعیین انتقال به سرخ اون. از کجا میشه فهمید این انتقال به سرخ مربوط به فاصله اون از ماست یا مربوط به گرانش عظیمیه که تحت تاثیرش قرار گرفته؟؟
سپاس

خبر بد اینه که هیچ راهی برای تشخیص وجود نداره، دست کم تا جایی که اصل هم ارزی پیشنهاد می‌ده هیچ راهی وجود نداره، و چون هیچ راهی وجود نداره نمیشه مطمئن بود، حتی من شنیدم بعضی‌ها گفتن که ممکنه انتقال به سرخ کهکشان‌های دور در اثر گرانش بیشترشون باشه ولی این ایده به دلایلی مشکلاتی داره از جمله این که معادلات نسبیت عام به خودی خود یک جهان دارای دینامیک (حرکت) رو توصیف میکنه بنا بر این در مورد کهکشانها بسیار معقول خواهد بود اگر فرض کنیم این انتقال به سرخ در اثر حرکته و نه گرانش. به علاوه داده‌های دیگری هم هست که با این فرض همخوانی داره (مثل cmb و ....)

اما در مورد ستاره‌ها هم ملاحظات نظری هستش که به ما اجازه میده حرکت رو از گرانش تفکیک کنیم، مثلا ستاره‌ای که گرانشش بسیار قوی باشه تا در طیفش انتقال به سرخ دیده بشه باید مشخصات طیفی بسیار متفاوتی (به دلیل تحت فشار بودن گاز) داشته باشه. ستارگان به طور کلی انتقال به سرخ حرکتی دارند تا گرانشی.

understood
11-01-2015, 11:19 PM
سلام. نمیدونم میشه جواب سوالامو تا فردا صبح بدین یا نه اما خب بازم مینویسم ( خیلی ضرروریه لطفا اگه جوابشونو میدونین سریعا بگید )
1:
در توجیه طیف اتمی هیدروژن ما فقط یک الکترون داریم.
و ما فرکانس های ناشی از جذب و نشر همون یه دونه الکترونو در نظر میگیریم.
اما در عناصر دیگه و با شمار الکترون های بالا طیف چجوری حاصل میشه؟

arashgmn
11-02-2015, 02:50 PM
سلام. نمیدونم میشه جواب سوالامو تا فردا صبح بدین یا نه اما خب بازم مینویسم ( خیلی ضرروریه لطفا اگه جوابشونو میدونین سریعا بگید )
1:
در توجیه طیف اتمی هیدروژن ما فقط یک الکترون داریم.
و ما فرکانس های ناشی از جذب و نشر همون یه دونه الکترونو در نظر میگیریم.
اما در عناصر دیگه و با شمار الکترون های بالا طیف چجوری حاصل میشه؟

سلام

مدل اتمی بور (مدل شبیه به منظومه شمسی) در حقیقت فقط برای همون اتم هیدروژن خوب کار می‌کنه. در مورد اتم‌هایی با تعداد الکترون بالاتر، تحلیل دقیق فیزیکی، نیاز به معادلات نسبتا پیچیده‌تر حاصل از مکانیک کوانتومی داره. با این حال اصول کار تغییری نمی‌کنه:

جذب نور (با یک فرکانس خاص) باعث برانگیختیگی یک الکترون از یک حالت، به حالتی دیگر میشه. بنابراین در طیف کلی نور، ما در اون فرکانس، نوری نمی‌بینیم چون الکترون برای برانگیختگی نور رو جذب کرده.
در نشر هم، اتم‌های برانگیخته، با رفتن به انرژی‌های پایین‌تر، انرژی اضافی رو به صورت نور ساطع می‌کنند که باعث میشه در اون فرکانس مربوط، ما یک خط نشری ببینیم.

معادلات مکانیک کوانتومی برای اتم‌هایی با هسته‌ی سنگین‌تر، پیش‌بینی می‌کنن که ترازهای (اصلی) انرژی، کمی جابجا و در ضمن به زیرترازهایی شکافته بشن که متناظر با اعداد کوانتومی (حالات) مختلفه.