AST1010 En kosmisk reise

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "AST1010 En kosmisk reise"

Kjetil Holter
7 år siden
Visninger:

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2 Innhold Synkrotronstråling Bohrs atommodell og Kirchhoffs lover OpJkk: Refleksjon, brytning og diffraksjon RelaJvitetsteori, spesiell og generell Kjernefysikk ParJkkelfysikk 1

I et magne9elt må en ladet par3kkel bevege seg bundet 3l

2 Synkrotronstråling Synkrotronstråling Ladede par3kler som endrer has3ghet vil stråle. I et magne9elt må en ladet par3kkel bevege seg bundet 3l magne9eltlinjene. Par3kler som går med nær lyshas3g sender ut synkrotronstråling i en smal stråle framover. AST Stråling 4 2

AST1010 - Stråling 5 Synkrotronstråling var et problem for

som elektroner i banerundt en posijvt ladet kjerne.

3 AST Stråling 5 Synkrotronstråling var et problem for atomfysikerne Tidlig på tallet fikk man et bilde av atomet som elektroner i banerundt en posijvt ladet kjerne. Problem: Ustabil situasjon. Elektronene ville stråle vekk energien sin og falle inn i kjernen. 3

4 Bohrs atommodell Gjør det mulig å forstå hvordan stråling dannes forklarer Kirchhoffs regler. Bygger på Rutherfords atommodell med en sentral kjerne omgiy av elektroner. Bohr postulerte at det finnes stabile baner der elektronene kan bevege seg uten å miste energi. AST Stråling 7 Bohratomets baner Hydrogenatom med elektron- banene som sirkler rundt kjernen. Til hver bane svarer en bestemt energi 4

5 Hvilke baner er stabile? AST Stråling 9 Energisprang, bølgelengder og spektrallinjer i hydrogen Spektralserier i hydrogen. Energinivåer i hydrogen. 10 5

6 Andre atomer enn hydrogen Andre atomer er mer kompliserte: flere energinivåer, ellipjske baner Natrium som vises her, er mer komplekst enn hydrogen, men kan Jlpasses en lignende modell. 11 Bohratomet og Kirchhoffs lover Bohr- atomet kaster lys over Kirchhoffs lover. Forklarer hvorfor: vi får emisjon og absorpsjon på særegne bølgelengder og ikke over alt i spekteret. DeYe fordi ΔE = hν = hc/λ. hvert grunnstoff har sine egne spektrallinjer. emisjons- og absorpsjonslinjer har samme bølgelengde. Begge de to siste egenskapene bestemmes av energinivåene, dvs. atomets indre struktur. AST Stråling 12 6

7 Eksitasjon fulgt av linjestråling AST Stråling 13 Eksitasjon, stråling og temperatur Eksitasjon å løbe elektronet fra et lavt energinivå Jl et høyere nivå. DeYe foregår på to måter: ved absorpsjon av et foton med nøyakjg rikjg energi slik det er beskrevet foran, ved kollisjon med et friy elektron i gassen utenfor atomet, der energi tas fra det fri elektronet og brukes Jl å løbe elektronet inne i atomet opp Jl et høyere energinivå. Den første måten gir ikke neyo bidrag Jl strålingen: atomet sender ut stråling med samme energi som den som ble absorbert. Den andre måten tar bevegelsesenergi fra gassen av elektroner og denne energien sendes ut som stråling: stråles ut når elektronet faller Jl en lavere energijlstand. AST Stråling 14 7

8 OpJkk Dopplereffekt og hasjgheter Når en lyskilde går bort fra oss (mot oss) blir bølgelengden Jl strålingen den sender ut lenger (kortere). Kalles Dopplereffekt. Fenomenet forekommer for alle bølger, også lydbølger. 16 8

9 Refleksjon og brytning Linser 9

10 Parabolsk speil Diffraksjon: Lys gjennom spalte 10

11 RelaJvitetsteori SRs to postulater 1. LyshasJgheten er den samme for alle observatører. 2. Fysikkens lover er de samme for alle observatører i jevn, reylinjet bevegelse i forhold Jl hverandre. 11

12 SamJdighet er relajvt Den mest berømte ligningen 12

13 Universets fartsgrense (?) E = mc 2 1 v 2 c 2 Hva med gravitasjon? F = GMm r 2 13

14 Newtons 2. lov : F = m t a Gravitasjonsloven : F = GM gm g r 2 Det gir : a = m g GM g m t r 2 Om akselerasjonen skal være uavhengig av massen : m g = m t 14

15 Vektløs = friy fall 15

16 Postulater i GR 1. Lysets hasjghet er den samme for alle observatører. 2. Fysikkens lover er de samme for alle observatører. 16

17 Tidsstrekk (SR) 17

18 Tidsdilatasjon (GR) GPS og Einstein 18

19 Kjernefysikk Protoner og nøytroner bindes sammen av den sterke kjernekraben 19

20 Fisjon og fusjon Fisjon: Tung atomkjerne brytes opp i to mindre. Fusjon: To leye atomkjerner går sammen og danner en tyngre. I begge Jlfeller blir energien som frigis bestemt av E=mc 2. 20

21 9/2/14 Betahenfall og svak kjernekrab ParJkkelfysikk 21

22 Kvarker Kreber formidles av parjkler 22

23 Mikroskop for parjkkelfysikk Standardmodellen 23

24 Behov for ny fysikk? Standardmodellen har ingen parjkkel som kan være den mørke materien. Vi vet at nøytrinoer har masse. I standardmodellen er de masseløse. Standardmodellen inkluderer ikke gravitasjon. Standardmodellen forklarer ikke hvorfor massene Jl elementærparjklene er så lave. Neste forelesning: Om teleskoper 24

Like dokumenter

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2 Innhold Synkrotronstråling Bohrs atommodell og Kirchhoffs lover Optikk: Refleksjon, brytning og diffraksjon Relativitetsteori, spesiell