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

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

AST1010 En kosmisk reise

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

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise

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

De vikagste punktene i dag:

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Dopplereffekten Relativitetsteori Partikkelfysikk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 Eksamensoppgaver

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

AST1010 En kosmisk reise. Astronomiske avstander v=vsl-jncjak0. Forelesning 20: Kosmologi, del I

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

( ) Masse-energiekvivalens

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

Astronomi blir noen ganger definert som studiet av himmelobjekter ved hjelp av den strålingen de sender ut. Denne definisjonen har mye for seg, og

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Sola

EksameniASTlolo 13 mai2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

Eksamen AST1010 oppgaver med fasit

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

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

Eirik Gramstad (UiO) 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 3: Mekanikk, termodynamikk og elektromagnetisme

UNIVERSITETET I OSLO

Egil Lillestøll, Lillestøl,, CERN & Univ. i Bergen,

AST1010 En kosmisk reise

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Stråling fra rommet. 10. November 2006

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 2

AST1010 En kosmisk reise

LHC sesong 2 er i gang. Hva er det neste store for CERN?

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Melkeveien sett fra jorda

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

Kollokvium 4 Grunnlaget for Schrödingerligningen

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 den kosmiske reisen: Onsdag 19 november 2008

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

LHC girer opp er det noe mørk materie i sikte?

Professor Elgarøy avslører: Hva DU bør repetere før AST1100-eksamen!

Atomets oppbygging og periodesystemet

Higgspartikkelen er funnet, hva blir det neste store for CERN?

Lys. Bølger. Partiklar Atom

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

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning til øving 1 for FY1004, høsten 2007

Kapittel 21 Kjernekjemi

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

Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

SENSURVEILEDNING. Fysikk

Lys. Bølger. Partiklar Atom

Introduksjon til partikkelfysikk. Trygve Buanes

Atommodeller i et historisk perspektiv

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 2. Sindre Rannem Bilden, Gruppe 3

UNIVERSITETET I OSLO

Stjernens livssyklus mandag 2. februar

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

elementpartikler protoner(+) nøytroner elektroner(-)

Kapittel 7 Atomstruktur og periodisitet Repetisjon 1 ( )

Kreftenes opprinnelse i rommet (Naturkreftenes prinsipp) Frode Bukten

Solceller. Josefine Helene Selj

Fasit for AST1010 høsten 2004.

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

AST1010 En kosmisk reise

Det Vaknar. Arne Garborg

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 9: Solen De store gassplanetene og noen av deres måner


1 Leksjon 8 - Kjerneenergi på Jorda, i Sola og i stjernene

Trygve Helgaker. 31 januar 2018

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

AST1010 En kosmisk reise. I dag 2/16/2017. Forelesning 11: Dannelsen av solsystemet. Planetene i grove trekk Kollapsteorien Litt om eksoplaneter

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

Retteinstrukser for midtveiseksamen i AST2000 høst 2018

Masterclass i partikkelfysikk

Naturfag 2 Fysikk og teknologi, 4NA220R510 2R 5-10

Læreplan i fysikk 1. Formål

UNIVERSITETET I OSLO

Lysets natur. Universitetet i Agder / Tarald Peersen

Romfart - verdensrommet januar 2007 Kjartan Olafsson

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

Kapittel 8. Varmestråling

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

Løsningsforslag til prøve i fysikk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

Ioniserende stråling. 10. November 2006

Transkript:

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

De viktigste punktene i dag: Sorte legemer og sort stråling. Emisjons- og absorpsjonslinjer. Kirchhoffs lover. Synkrotronstråling Bohrs atommodell Dopplereffekten Optikk: Refleksjon, brytning og diffraksjon Relativitetsteori, spesiell og generell Kjernefysikk: Fusjon Partikkelfysikk: Materiens byggesteiner

Bare en del av strålingen når ned til jordoverflaten 3

Sort (eller termisk) stråling AST1010 - Stråling 4

Definisjon av sort legeme Et sort legeme absorberer all stråling som treffer det, og sender selv ut stråling med egenskaper som er fullstendig bestemt av dets temperatur. Eksempel: Et lite hull i en boks som har perfekt reflekterende vegger. Mange astrofysiske objekter, som stjerner, stråler tilnærmet som sorte legemer.

Strålingslover for sorte legemer Wiens forskyvningslov: l max = 2.898 x 10 6 / T = c 1 /T Denne loven gir bølgelengden i nanometer der strålingen er maksimal, dersom T måles i kelvin. Stefan-Boltzmanns lov: F = s T 4 Gir den totale utstrålte effekt (energi per tidsenhet) per areal. 6

Wiens lov: Hvor er toppen? (dominerende farge/frekvens) AST1010 - Stråling 7

Strålingslover for sorte legemer Wiens forskyvningslov: l max = 2.898 x 10 6 / T = c 1 /T Denne loven gir bølgelengden i nanometer der strålingen er maksimal, dersom T måles i kelvin. Stefan-Boltzmanns lov: F = s T 4 Gir den totale utstrålte effekt (energi per tidsenhet) per areal. 8

Stefan-Boltzmanns lov: Hvor mye stråling sendes ut? (areal under kurven) AST1010 - Stråling 9

Solas stråling vs. stråling fra sort legeme med samme temperatur 10

Spektrallinjer i solspekteret AST1010 - Stråling 11

Emisjonslinjer fra varm, tynn gass 12

Kirchoffs eksperiment AST1010 - Stråling 13

Kirchhoffs lover 1. Et varmt og tett objekt, gjerne en tett gass, sender ut et kontinuerlig spektrum. 2. En varm gass med lav tetthet sender ut sitt lys bare på noen få bølgelengder i form av emisjonslinjer lysende linjer. 3. Når lys med et kontinuerlig spektrum går gjennom en kjølig gass dannes absorpsjonslinjer i spekteret som har samme bølgelengde som de linjene gassen selv stråler ut. 14

Linjer i laboratoriet og i sola 15

Synkrotronstråling

Synkrotronstråling Ladede partikler som endrer hastighet vil stråle. I et magnetfelt må en ladet partikkel bevege seg bundet til magnetfeltlinjene. Partikler nær lysets hastighet sender ut synkrotronstråling i en smal stråle framover. 17

Synkrotronstråling var et problem for atomfysikerne Tidlig på 1900-tallet fikk man et bilde av atomet som elektroner i banerundt en positivt ladet kjerne. Problem: Ustabil situasjon. Elektronene ville stråle vekk energien sin og falle inn i kjernen.

Bohrs atommodell Gjør det mulig å forstå hvordan stråling dannes forklarer Kirchhoffs regler. Bygger på Rutherfords atommodell med en sentral kjerne omgitt av elektroner. Bohr postulerte at det finnes stabile baner der elektronene kan bevege seg uten å miste energi. 19

Bohratomets baner Hydrogenatom med elektronbanene som sirkler rundt kjernen. Til hver bane svarer en bestemt energi

Energisprang, bølgelengder og spektrallinjer i hydrogen Spektralserier i hydrogen. Energinivåer i hydrogen. 21

Andre atomer enn hydrogen Andre atomer er mer kompliserte: flere energinivåer, elliptiske baner Natrium som vises her, er mer komplekst enn hydrogen, men kan tilpasses en lignende modell. 22

Spektrallinjer fra sprang mellom energinivåer 23

Kontinuerlig spektrum fra frie elektroner som fanges inn Spektralserier i hydrogen. Energinivåer i hydrogen. 24

https://www.youtube.com/watch?v=h 4OnBYrbCjY

Dopplereffekten

Optikk

Refleksjon og brytning

Linser

Parabolsk speil

Diffraksjon: Lys gjennom spalte

https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en

Relativitetsteori

SRs to postulater 1. Lyshastigheten er den samme for alle observatører. 2. Fysikkens lover er de samme for alle observatører i jevn, rettlinjet bevegelse i forhold til hverandre.

Den mest berømte ligningen

Energien til noe som beveger seg E = mc 2 1- v 2 c 2 E når v c

Hva med gravitasjon? Gjelder det kun masse, eller også energi? F = GMm r 2

Vektløs = fritt fall

Postulater i GR 1. Lysets hastighet er den samme for alle observatører. 2. Fysikkens lover er de samme for alle observatører. (mer generelt enn SR, hvor punkt 2 kun gjaldt observatører i jevn, rettlinjet bevegelse i forhold til hverandre)

Krumning av rommet Rett fram får ny betydning i nærheten av store masser/energier

Tidsstrekk (SR) Lyset går lenger vei sett utenfra Men lyshastigheten er den same Da bruker lyset mer tid sett utenfra

Tidsdilatasjon (GR) Gravitasjon påvirker også tid, ikke bare rommet.

Kjernefysikk

Protoner og nøytroner bindes sammen av den sterke kjernekraften

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

Betahenfall og svak kjernekraft

Partikkelfysikk

Kvarker

Krefter formidles av partikler

Mikroskop for partikkelfysikk

Standardmodellen

Neste forelesning: Solsystemet: De indre planetene (Kap. 7 utsatt til senere i høst)