AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Optikk 1/30/2017. Forelesning 6: Optikk Teleskoper

Like dokumenter
AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 9: Teleskoper

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: Teleskoper

AST1010 En kosmisk reise

De vik=gste punktene i dag:

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: Optikk

Astronomi eller astrofysikk baserer det meste av sin viten om himmelobjektene på studier av den strålingen de sender ut. Teleskoper er nesten de

Repe)sjon, del 2. Oppgave 1: 11/4/15. Merkur og Venus alltid nær sola. Gjennomgang av eksamen H2010 Råd og formaninger

1 Leksjon 6: Optikk og teleskoper

UNIVERSITETET I OSLO

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

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

Vi tar teleskopene i buk

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 13

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

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

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

Innhold. Forord... 11

AST1010 Eksamensoppgaver

Infrarødt lys og radiobølger

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Observasjon av universet ved ulike bølgelengder fra radiobølger til gammastråling. Terje Bjerkgård og Erlend Rønnekleiv

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

UNIVERSITETET I OSLO

FORSØK I OPTIKK. Forsøk 1: Bestemmelse av brytningsindeks

Newton Realfagsenter Nannestad. Versjon: KAN/

AST En kosmisk reise Forelesning 2: Litt astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 9/27/15

ESERO AKTIVITET Klassetrinn: grunnskole

AST En kosmisk reise Forelesning 2: De viktigste punktene i dag. Det geosentriske verdensbildet 1/23/2017

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Eksoplaneter og jakten på liv og sånt

Modul nr Verdensrommet

Vi ser på verdensrommet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Tycho Brahe Observatoriet på UiA

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

1. Hvordan definerer vi lengdeenheten parsek (parsec)? Hvilke avstander måles vanligvis i parsek eller megaparsek (Mpc - millioner parsek)?

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 01/03/16

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

ESERO AKTIVITET LAG DITT EGET TELESKOP. Lærerveiledning og elevaktivitet. Klassetrinn 7-8

Radioastronomiens barndom og de viktigste radiokildene

Kapittel 11. Geometrisk optikk. Dummy tekst for å spenne ut et åpent felt for et førsteside-opplegg. c 1

Kosmologi og astronomi i antikken

ESERO AKTIVITET Klassetrinn grunnskolen

ESERO AKTIVITET Grunnskole

Kapittel 11. Geometrisk optikk. Dummy tekst for å spenne ut et åpent felt for et førsteside-opplegg. c 1

2/7/2017. AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: IAUs definisjon av en planet i solsystemet (2006)

Modul nr Verdensrommet

Melkeveien - vår egen galakse

Radioteleskop-array studerer svarte hull og planetdannelse

UNIVERSITETET I OSLO

Refraksjon. Heron of Alexandria (1. C): Snells lov (1621):

Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research - ALOMAR. v/ Barbara Lahnor, prosjektingeniør ALOMAR barbara@rocketrange.

Løsningsforslag til øving 12

Løsningsforslag til øving 9

Hvorfor er ikke hvitt en farge? Hvorfor blir speilbildet speilvendt? Hvor kommer fargene i regnbuen fra? Hvorfor er solnedgangen rød?

AST1010 En kosmisk reise. Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HR-diagrammet

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

Kapittel 11. Geometrisk optikk. Dummy tekst for å spenne ut et åpent felt for et førsteside-opplegg. c 1

Verdensrommet. Ola Normann

Verdensrommet. Ola Normann

FYS2140 Kvantefysikk, Obligatorisk oppgave 2. Nicolai Kristen Solheim, Gruppe 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/13/15. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

Europas nye kosmologiske verktøykasse Bo Andersen Norsk Romsenter

AST1010 En kosmisk reise

De punktene i dag

TEMA ROMFART. 10 vi reiser i rommet

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

Spektroskopi. Veiledning for lærere

AST1010 En kosmisk reise. I dag. Astronomiske avstander 2/24/2017

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 3

Følgende forstørrelser oppnås ved bruk av Barlowlinse og utskiftbare okular:

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

Spesiell relativitetsteori

NATURFAG. Lys og syn øyet som ser (Tellus 10, side ) Rita Sirirud Strandbakke, Dokka ungdomsskole

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

FYS1010-eksamen Løsningsforslag

DETTE SKAL DU LÆRE OM

AST1010 En kosmisk reise

Møtereferat OAF Møte 24 Oct Oppmøtte: 17stk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

Astronomiske teleskop og kikkerter for visuell bruk. Erlend Rønnekleiv TAF. 3/9 2018

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 14: En første 23 på stjernene

Kapittel 11. Geometrisk optikk. Utsnitt fra et optisk bord i Quantop-laboratoriet på Niels Bohr Instituttet i København 2007.

De vikcgste punktene i dag:

AST En kosmisk reise Forelesning 3: De vikagste punktene i dag 8/24/15. Hvordan finne sted og Ad uten GPS og klokke? Astronomi er svaret!

FYS 2150.ØVELSE 14 GEOMETRISK OPTIKK

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 6: Optikk Teleskoper De viktigste punktene i dag: Optikk og teleskop Linse- og speilteleskop De viktigste egenskapene til et teleskop Detektorer og spektrometre Teleskop for andre bølgelengder enn synlig lys Optikk 1

Refleksjon og brytning https://www.youtube.com/watch?v=2kboqfs0nme Linser (brytning) Brennpunkt: Matematisk i slekt med ellipsens brennpunkt (Keplers 1. lov), men fysisk sett ingen direkte sammenheng mellom planetbaner og teleskoplinser Parabolsk speil (refleksjon) 2

Teleskop Teleskop danner bilder av objekter. Benyttet av Galileo Galilei til å betrakte sola, planetene og stjerner fra 1609. To typer: Refraktorer benytter linser for å lage bilder. Reflektorer gjør bruk av krumme speil av glass belagt med et lag av reflekterende metall. 7 Tre hovedegenskaper ved teleskop 1. Forstørrelse. 2. Lysinnsamlende evne. 3. Oppløsning hvor godt greier teleskopet å skille mellom stjerner som står nær hverandre på himmelen. I hovedsak lager vi teleskop for å oppnå stor innsamling av lys slik at vi kan observere svakt lysende objekter. 8 Lys som faller inn på skrå? Lysstråler som faller inn på skrå brytes til punkter i brennplanet (fokalplanet). Det går gjennom brennpunktet og er loddrett på den optiske aksen. 3

https://www.youtube.com/watch? v=oydqr_7_dji Fargefeil kromatisk aberrasjon I linser vil stråler med ulik farge ikke ha fokus på samme sted. Bildet får derfor et fargestikk. 11 Kromatisk korreksjon ved hjelp av 2 linser AST1010 - Teleskoper 12 4

Hulspeil og speilteleskop Lys inn langs aksen til et parabolsk speil vil reflekteres fra overflaten og samles i ett punkt. 13 Newtonsk teleskopmontering AST1010 - Teleskoper Cassegrainmontering Med Cassegrainmontering føres lyset ut gjennom et hull i primærspeilet hulspeilet og fokus befinner seg på den optiske aksen. All tilleggsapparatur monteres på aksen bak primærspeilet og konstruksjonen blir stødigere. 15 5

Fordelene med speilteleskop Speilene virker likt på alle bølgelengder, altså ingen fargefeil. Det er bare en flate som må formes nøyaktig ved sliping speiloverflaten. Speil kan lages mye større enn linser idet kravene til glassets kvalitet er lavere. Absorpsjon og refleksjon av lys i linser er mye større enn tap ved refleksjon på speilflater, især for ultrafiolette bølgelengder. 16 Effekten av økende forstørrelse Stor forstørrelse minsker lysstyrken i bildet, minsker kontrasten, og minsker synsfeltet. 17 Viktigst: Lysinnsamlende evne Relatert til størrelsen av linse eller primærspeil eller teleskopåpning. Jo større (diameter på) aperturåpning, jo mer lys kan samles inn: Øyets pupill: d = 5 millimeter, A = A 0 Amatørteleskop: d = 15 cm, A = 10 3 A 0 Palomarteleskopet: d = 5 m, A = 10 6 A 0 18 6

Oppløsningsevne Hvor godt man skiller mellom to lyskilder som er nær hverandre på himmelen. Galileis teleskop forbedret øyet med en faktor 20. Hubbleteleskopet: En faktor 1200. 19 Diffraksjon: Lys gjennom spalte https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en 7

Brytningsbilder AST1010 - Teleskoper 22 Brytningsbildet for en rektangulær åpning (2 dimensjoner) AST1010 - Teleskoper 23 Brytningsbildet fra to kilder 24 8

To kilder nær hverandre kan se ut som en kilde med dårlig oppløsning AST1010 - Teleskoper 25 Marginalt oppløste kilder Her vises situasjonen med marginal oppløsning: Primært intensitetsmaksimum for den ene kilden faller på samme sted som posisjonen for første minimum i brytningsbildet til den andre kilden. 26 Vinkeloppløsning Amatørteleskop: Oppløsning på 1.25 Ikke nok til å se parallaksevinkel fra nærmeste stjerne (under 1 ) gode instrumenter var nødvendig for å bekrefte parallakse i det heliosentriske verdensbildet Større diameter gir høyere oppløsning. For teleskop på bakken bestemmes oppløsning i praksis av turbulens i jordas atmosfære. 27 9

Registrering av lys: detektorer Tidligere benyttet man nesten bare fotografiske plater. I dag brukes ulike typer fotoelektrisk registrering. Figur: CCD Charge Coupled Device. AST1010 - Teleskoper 28 Prinsippet for spektrometre Hvitt lys faller inn på et refleksjonsgitter. Lysets splittes opp i farger. Fargene spres ut og registreres med en detektor. Avbilding gir detaljerte spektra med linjer. 29 Teleskop for alle bølgelengder Radioteleskop Synlig lys og infrarøde bølgelengder Røntgen- og gammateleskop (i ballonger: denne strålingen når ikke ned til bakken) 30 10

Bare en del av strålingen når ned til jordoverflaten: Radiobølger, synlig lys (+ litt infrarødt) 31 Radioteleskop Parabolsk speil samler stråling på en dipolmottager. AST1010 - Teleskoper 32 Arecibo (Puerto Rico): Verdens største radioteleskop (305 m diameter) AST1010 - Teleskoper 33 11

Hvorfor er radioteleskop så svære? Oppløsningsevnen bedre med større diameter Men oppløsningsevnen blir dårligere (med samme diameter) for lange bølgelengder Radiobølger har lange bølgelengder, så vi trenger tilsvarende store teleskoper for å få god oppløsning i denne delen av spekteret AST1010 - Teleskoper 34 Radiointerferometer: Flere radioteleskop sammen for bedre oppløsning AST1010 - Teleskoper Very Large Array - Soccorro AST1010 - Teleskoper 36 12

Romteleskop: Hubble Space Telescope AST1010 - Teleskoper 37 Hvorfor romteleskop? Ulemper: Dyre å sende opp Vanskelige å reparere (Hubble-teleskopet) Fordeler: Viktigst: Alle bølgelengder (ingen stråling stoppes av jordatmosfæren) Ikke lysforurensning (fra byer o.l.) Ikke avhengige av godt vær Ingen turbulens i atmosfæren som gjør bildet utydelig AST1010 - Teleskoper 38 Eksempel på turbulens: Jupiter https://www.youtube.com/watch?v=2xvdiqv H_M0 Legg også merke til to Galieiske måner synlige i dette teleskopet Med adaptiv optikk (sammenligne med referanseobjekt) kan en datamaskin regne ut turbulensen, og forbedre bildet kraftig AST1010 - Teleskoper 39 13

Observatorier på Mauna Kea AST1010 - Teleskoper 40 Keck-teleskopene AST1010 - Teleskoper 41 Swedish Solar Telescope AST1010 - Teleskoper 42 14

La Palma-observatoriene AST1010 - Teleskoper 43 ESO i Chile SINFONI på Paranal AST1010 - Teleskoper 44 15

Hvor plasserer man bakketeleskop? Stabile værforhold (tørr luft) ørkenområder Høyt over havet (mindre atmosfære ut til rommet) fjell/platåer Langt fra menneskelig bebyggelse Bryggen i Bergen er et eksempel på et svært dårlig sted å bygge teleskop På bølgelengder i UV- og røntgenområdet vil vanlige speil ikke reflektere lys. Refleksjonen er likevel høy ved streifende innfall. UV- og røntgenteleskop Setter sammen speil med hyperbolske og parabolske flater. 47 Chandra og XMM Skjematiske skisser XMM - Newton Chandra 48 16

AST1010 - Teleskoper 49 XMMs gullbelagte speil AST1010 - Teleskoper 50 17