Тема рно. Электромагнитное излучение, космические лучи и гравитационные волны как источник информации о природе и свойствах небесных тел. Телескопы. Космические аппараты

• Название: Тема рно. Электромагнитное излучение, космические лучи и гравитационные волны как источник информации о природе и свойствах небесных тел. Телескопы. Космические аппараты
• Дата: 04.05.2023
• Размер: 99.37 Kb.
• Имя файла: 18.docx
• Тип: Документы; #1107740

11 класс

Тема:РНО. Электромагнитное излучение, космические лучи и гравитационные волны как источник информации о природе и свойствах небесных тел. Телескопы. Космические аппараты.

Цель: познакомить учащихся с методом спектрального анализа для изучения качественного и количественного состава небесных тел, а также других характеристик космических объектов;

-активизация познавательной деятельности учащихся;

-формирование научного мировоззрения.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: учебник «Астрономия 10-11 класс» автор Чаругин В.М.

Ход урока
1.Организационный момент.

1. 
   приветствие;
   
2. 
   подготовка учащихся к уроку;
   
3. 
   отметка отсутствующих в классном журнале;
   

2.Актуализация опорных знаний.

Повторение из курса физики опорных знаний: дисперсия света, сплошной спектр, спектры излучения и спектры поглощения, шкала электромагнитных волн, эффект Доплера.
3.Целепологание и мотивация изучения данной темы.

Изучение спектров позволяет производить анализ химического состава тел излучающих или поглощающих свет, а также определять количественный состав вещества.Чем больше атомов,тем ярче линия в спектре излучения и, тем она темнее в спектре поглощения.

Скорости движения небесных светил относительно Земли по лучу зрения определяются при помощи спекрального анализа на основании принципа Доплера-Физо: если источник света и наблюдатель сближаются, то длины волн, определяющие положения спектральных линий, укорачиваются, а при их взаимном удалении- длины волн увеличиваются.

4.Изучение нового материала.




Спектральный анализ.

В середине прошлого столетия был открыт спектральный анализ. Он основан на том, что лучи разного цвета, из которых состоит свет того или иного источника, при переходе из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, преломляются по-разному. С тех пор этот метод анализа света совершенствуется и получает разнообразнейшие применения. Ему мы обязаны большинством наших сведений о физической природе и химическом составе небесных тел.

Спектральный анализ производится при помощи прибора, называемого спектроскопом (Рисунок 55). Спектроскоп состоит из одной или нескольких стеклянных призм и двух трубок.

Рисунок 55 - Схема устройства спектроскопа и спектрографа.

Одна из них (на рисунке - левая), называемая коллиматором, имеет на переднем конце узкую щель, через которую проходит свет изучаемого светила. На другом ее конце находится объектив, в фокусе которого и помещена щель. Поэтому лучи света от щели, являющейся как бы источником света для спектроскопа, выходят параллельным пучком и падают на призму все под одинаковым углом. В этом и состоит назначение коллиматора.

В призме сложный свет разлагается на свои составные части. Лучи разных цветов расходятся, так как преломляются призмой по-разному. После преломления лучи поступают в зрительную трубу. Если вместо окуляра в фокусе зрительной трубы поместить фотографическую пластинку, мы получим фотографию составных частей изучаемого света, называемую спектрограммой. В этом случае прибор называется спектрографом.

Обнаружено, что раскаленные твердые и жидкие тела, а также раскаленные, сильно наэлектризованные (ионизированные) газы дают так называемый сплошной спектр в виде радужной полоски. В таком спектре последовательно переходят друг в друга цвета красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Белый солнечный свет состоит из всех цветов радуги. Как известно, свет распространяется в виде волн, и каждый цвет спектра имеет свою длину волны. Точнее, каждой точке спектра соответствует своя длина волны (она одинакова лишь для точек, лежащих на линии, перпендикулярной к протяжению спектра). Два соседних участка спектра, допустим желтые, по цвету на глаз не отличимые друг от друга, имеют разные длины волн.

Газы и пары, когда они находятся в разреженном состоянии и светятся при сильном нагревании или под действием электрического разряда, дают линейчатый спектр, состоящий из ярких цветных линий на темном фоне. Расположение линий в таком спектре зависит от химического состава данного газа. Один и тот же газ, находясь в более или менее одинаковых условиях свечения, дает в спектре одни и те же линии. Таким образом, по линиям спектра можно определить химический состав светящегося газа.



Рисунок 56 - Различные виды спектров: 1 - линейчатый спектр поглощения, 2 - линейчатый спектр излучения.

Если перед источником света, дающим сплошной спектр, поместить пары или газы с более низкой температурой, они поглотят часть света источника. В этом случае в спектроскопе будет виден спектр поглощения: сплошной спектр, перерезанный темными линиями. При этом темные линии находятся в тех же местах спектра, где находятся яркие линии, даваемые этими газами или парами, когда они светятся.

Распределение цветов в спектре =К О Ж З Г С Ф = запомнить можно, например, по тексту:каждый охотник желает знать где сидит фазан. Исаак Ньютон (1643-1727) в 1665г разложил свет в спектр  и объяснил его природу.
В 1959г Г. КИРХГОФ и Р. БУНЗЕН, открыли спектральный анализ, назвав спектр непрерывным и сформулировали законы спектрального анализа:     1. Нагретое твердое тело дает непрерывный спектр.     2. Раскаленный газ дает эмиссионный спектр.     3. Газ, помещенный перед более горячим источником, дает темные линии поглощения.    У. ХЕГГИНС  первым применив спектрограф начал спектроскопию звезд. В 1863г показал, что спектры Солнца и звезд имеют много общего и что их наблюдаемое излучение испускается горячим веществом и проходит через вышележащие слои более холодных поглощающих газов.
Спектры звезд – это их паспорт с описанием всех звездных закономерностей. По спектру звезды можно узнать ее светимость, расстояние до звезды, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость вращения вокруг оси, особенности движения вокруг общего центра тяжести.
Цвет звезд.
ЦВЕТ - свойство света вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Свет разных длин волн  возбуждает разные цветовые ощущения:
от 380 до 470 нм имеют фиолетовый и синий цвет, от 470 до 500 нм — сине-зеленый, от 500 до 560 нм — зеленый,	от 560 до 590 нм — желто-оранжевый, от 590 до 760 нм — красный.
Однако цвет сложного излучения не определяется однозначно его спектральным составом. Глаз чувствителен к длине волны, несущей максимальную энергию  λмах=b/T (закон Вина, 1896г).
В начале 20-го столетия (1903—1907гг) Эйнар Герцшпрунг (1873-1967, Дания) первым определяет цвета сотен ярких звезд.
Температура звезд.
Непосредственно связана с цветом и спектральной классификацией. Первое измерение температуры звезд произведено в 1909г германским астрономом Ю. Шейнер. Температура определяется по спектрам с помощью закона Вина [λ max.Т=b, где b=0,2897*107Å.К - постоянная Вина]. Температура видимой поверхности большинства звезд составляет от 2500 К до 50000 К. Хотя например недавно открытая звезда HD 93129A в созвездии Кормы имеет температуру поверхности 220000 К! Самые холодные - Гранатовая звезда (m Цефея) и Мира (o Кита) имеют температуру 2300К, а e Возничего А - 1600 К.
Спектральная классификация.
В 1862г Анжело Секки (1818-1878, Италия) дает первую спектральную классическую звезд по цвету, указав 4 типа:  Белые,  Желтоватые,  Красные, Очень красные
Гарвардская спектральная классификация впервые была представлена в Каталоге звездных спектров Генри Дрэпера (1884г), подготовленного под руководством Э. Пикеринга. Буквенное обозначение спектров от горячих к холодным звездам выглядит так: O B A F G K M. Между каждыми двумя классами введены подклассы, обозначенные цифрами от 0 до 9. К 1924г классификация окончательно была установлена Энной Кэннон.
O5=40000K   В0=25000К   А0=11000К   F0=7600K   G0=6000   K0=5120K   M0=3600K голубой        белый             желтый       оранжевый   красный О --- В --- А --- F --- G --- K --- M cр.30000K   ср.15000K   ср.8500K   ср.6600К   ср.5500К   ср.4100К   ср.2800К Порядок спектров можно запомнить по терминологии: = Один бритый англичанин финики жевал как морковь= Солнце – G2V (V – это классификация по светимости - т.е. последовательности). Эта цифра добавлена с 1953 года. | Таблица 13 – там указаны спектры звезд |.
Химический состав звезд.
Определяется по спектру (интенсивности фраунгоферовых линий в спектре).Разнообразие спектров звезд объясняется прежде всего их разной температурой, кроме того вид спектра зависит от давления и плотности фотосферы, наличием магнитного поля, особенностями химического состава. Звезды состоят в основном из водорода и гелия (95-98% массы) и других ионизированных атомов, а у холодных в атмосфере присутствуют нейтральные атомы и даже молекулы.

5.Закрепление изученного материала.

Вопросы: 1.Для чего применяют спектральный анализ в астрономии?

2.Что можно определить с помощью спектрального анализа?

3.Какой принцип лежит в основе определения скоростей движения небесных тел?

4.Как называется прибор, при помощи которого изучаются спектры?

5.Что такое «спектрограмма» ?
6.Оценка и самооценка работы учащихся.
Ознакомление учащихся с критериями оценивания их деятельности на уроке.

Какую оценку вы бы поставили себе за работу на сегодняшнем уроке?

Какую оцеку вы бы поставили своему однокласснику?

7.Дифференцированное домашнее задание. с76, § 19

Выучить материал темы.

Подготовить рефераты.

Решить задачу ( по желанию ):

Длина волны, соответствующая линии водорода, в спектре звезды больше, чем в спектре, полученном в лаборатории. К нам или от нас движется звезда? Будет ли наблюдаться сдвиг линий спектра, если звезда движется поперек луча зрения?

8.Рефлексия

. Учитель обращается к классу:

- какие цели мы ставили на сегодняшнем уроке?

- достигли мы поставленные перед собой цели?

- какие трудности возникли при изучении данного материала?

-что вам запомнилось и больше всего понравилось на сегодняшнем уроке?

Подведение итогов урока.



Все изученное на уроке, нам пригодится на всех последующих уроках.