Tillämpningar och funktioner för synligt ljus och strålning. Synlig strålning: tillämpning inom medicin och i livet, källor, egenskaper, av vem och när upptäckt Synligt våglängdsområde

Motsvarar viss monokromatisk strålning. Nyanser som rosa, beige eller lila bildas endast som ett resultat av att blanda flera monokromatiska strålningar av olika våglängder.

Synlig strålning faller också in i det "optiska fönstret", ett område av spektrumet av elektromagnetisk strålning som praktiskt taget inte absorberas av jordens atmosfär. Ren luft sprider blått ljus mycket starkare än ljus med längre våglängder (mot den röda sidan av spektrumet), så middagshimlen ser blå ut.

Många djurarter är kapabla att se strålning som inte är synlig för det mänskliga ögat, det vill säga inte inom det synliga området. Till exempel ser bin och många andra insekter ljus i det ultravioletta området, vilket hjälper dem att hitta nektar på blommor. Växter pollinerade av insekter är i en mer gynnsam position ur fortplantningssynpunkt om de är ljusa i det ultravioletta spektrumet. Fåglar kan också se ultraviolett strålning (300-400 nm), och vissa arter har till och med märken på sin fjäderdräkt för att locka till sig en partner, endast synlig i ultraviolett ljus.

Encyklopedisk YouTube

1 / 5

✪ Infrarött ljus: bortom det synliga

✪ Synlig strålning

✪ Dubbelbrytning (synligt ljus)

✪ Om det synliga och det osynliga

✪ Luminescens och fosforescens

undertexter

Mänskligheten har alltid dragits till natthimlen.Vi ritade bilder av stjärnorna, följde planeterna, Vi såg tecken och förutsägelser i himlaobjekt. Men det finns fortfarande så mycket okänt i universum. Stora avstånd skiljer oss från objekt som skulle hjälpa oss att hitta svar på de viktigaste frågorna: Hur bildades galaxer? Hur uppstod stjärnor och planeter? Har andra planeter förutsättningar för liv? För att utveckla och testa våra teorier behöver vi veta vad som händer i rymden. Det är därför vi skapar enheter som hjälper oss att se mer. De blir mer och mer massiva. Allt är mer kraftfullt. Allt är mer perfekt. Med tiden slutade astronomer att förlita sig enbart på ljus som var synligt för blotta ögat. När du tittar på världen omkring dig ser du vad som kallas "synligt ljus". Men synligt ljus är bara en form av strålning. Det finns många olika typer av strålning i universum. Det finns överallt. Vår kropp har lärt sig att uppfatta synligt ljus genom våra ögon. Men den har också lärt sig att känna av en annan typ av strålning som kallas infrarött ljus. Vår kropp känner det som värme. Denna infraröda strålning upptäcktes av astronomen Frederick William Herschel. Herschel visste att ett prisma kunde användas för att separera vitt ljus i olika färger. Han ville veta om olika färger har olika temperaturer. Och det visade sig att de har! Men så mätte Herschel temperaturen på det tomma utrymmet bredvid den röda färgen. Det fanns inget ljus att se, men temperaturen hade stigit. Det var så Herschel upptäckte osynlig infraröd strålning. Nu vet mänskligheten att det finns typer av strålning som är osynliga för ögat. De kan vara var som helst. Runt omkring oss. Hur många finns det? Varför finns de? Vad döljer de? Självklart var vi tvungna att ta reda på det. Energi som färdas genom universum i form av vågor kallas elektromagnetisk strålning. Hela utbudet av studier, från högenergi-gammastrålar till lågenergi-radiovågor, kallas det elektromagnetiska spektrumet. Våra ögon upptäcker bara synligt ljus, men vi kan skapa enheter som infraröda kameror för att se andra typer av strålning. Dessa konstgjorda "ögon" ser osynligt ljus för oss och förvandlar det till en bild som är förståelig för våra ögon. Föremål kan avge olika typer av strålning. Genom att observera ett objekts hela spektrum kan vi se den sanna bilden av objektet. När vi riktar sådana anordningar mot himlen avslöjar de rymden i all sin glans. När vi tittar på natthimlen ser vi stjärnor och planeter, galaxer och nebulosor endast i synligt ljus. Men om vi kunde urskilja infrarött ljus skulle himlen se helt annorlunda ut. För det första kan långa våglängder av infrarött ljus passera genom moln av gas och damm. Kortare våglängder av synligt ljus blockeras eller sprids när de passerar genom sådana partikelkluster. Det visar sig att genom att observera infrarött ljus kan vi se föremål som avger värme även genom moln av gas och damm. Som den här nybildade stjärnan till exempel. Objekt som inte avger synligt ljus själva, till exempel planeter, kan vara tillräckligt varma för att avge infrarött ljus, vilket gör att vi kan lägga märke till dem. Och genom att se hur stjärnans infraröda ljus passerar genom atmosfären kan vi studera planetens kemiska sammansättning. Dammsvansen som lämnas efter av avlägsna planeter när de bildas avger också infrarött ljus, vilket hjälper oss att förstå hur nya planeter föds. Så, infrarött ljus hjälper oss att se närliggande föremål. Men förutom detta kan han berätta om hur de allra första föremålen i universum dök upp direkt efter Big Bang. Föreställ dig att du skickar ett brev till jorden från en galax miljarder ljusår bort. Det kommer att ta otroligt lång tid! Och när den äntligen kommer kommer den som läser den att lära sig nyheter som är miljarder år gamla. Ljuset från de allra första stjärnorna som bildades i det unga universum beter sig på exakt samma sätt. Han lämnade stjärnorna för många år sedan och reser genom rymden och täcker gigantiska avstånd mellan galaxer. Om vi ​​kunde se det skulle vi se galaxer som de var i det tidiga universum. Det visar sig att vi kunde se det förflutna! Men vi kan tyvärr inte se det. Varför? Eftersom universum expanderar. När ljus färdas genom rymden sträcks det ut av denna expansion. De första stjärnorna lyste främst i det synliga och ultravioletta spektrumet, men sträckning förändrade ljusets våglängd och förvandlade det till infrarött. Denna effekt kallas "rödförskjutning". Det enda sättet att se ljuset från avlägsna stjärnor som når oss är att leta efter väldigt svagt infrarött ljus. Genom att samla in det kan vi återskapa bilder av de allra första galaxerna som dök upp i universum. Genom att observera födelsen av de första stjärnorna och galaxerna fördjupar vi vår kunskap om hur vårt universum bildades. Hur universum gick från de första gnistrande stjärnorna till de kluster av miljarder stjärnor som vi ser nu. Vad lär vi oss om hur galaxer växte och utvecklades? Hur fick det tidiga universums kaos ordning och struktur? NASA bygger för närvarande det nya rymdteleskopet James Webb. Med en enorm spegel som kan samla infrarött ljus och en bana långt bakom månen, kommer Webb att tillåta oss att se rymden som vi aldrig sett förut. Webb kommer att leta efter tecken på vatten på planeter som kretsar kring andra stjärnor. Kommer att ta fotografier av vårt universums barndom. Kommer att se stjärnor och planetsystem gömda i kokonger av damm. Han kommer att kunna hitta svar på de viktigaste frågorna i universum, och kanske till och med de som vi ännu inte har hunnit ställa. Svar som är dolda för oss i form av infrarött ljus. Allt vi behöver göra är att titta. [ Infrarött ljus: Beyond the Visible ] [ How the James Webb Telescope Works ] Översättning och undertexter: astronomyday.ru

Berättelse

De första förklaringarna av orsakerna till uppkomsten av spektrumet av synlig strålning gavs av Isaac Newton i sin bok "Optics" och Johann Goethe i hans arbete "The Theory of Colors", men redan före dem observerade Roger Bacon det optiska spektrumet i ett glas vatten. Bara fyra århundraden senare upptäckte Newton spridningen av ljus i prismor.

Newton var den första som använde ordet spektrum (latiniskt spektrum - syn, utseende) i tryck 1671 och beskrev sina optiska experiment. Han upptäckte att när en ljusstråle träffar ytan på ett glasprisma i en vinkel mot ytan reflekteras en del av ljuset och en del passerar genom glaset och bildar flerfärgade ränder. Forskaren föreslog att ljus består av en ström av partiklar (kroppar) av olika färger, och att partiklar av olika färger rör sig i ett transparent medium med olika hastigheter. Enligt hans antagande rörde sig rött ljus snabbare än violett, och därför avböjdes inte den röda strålen av prismat lika mycket som den violetta. På grund av detta uppstod ett synligt spektrum av färger.

Newton delade in ljuset i sju färger: rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett. Han valde siffran sju från tron ​​(som härrör från de antika grekiska sofisterna) att det fanns ett samband mellan färger, musiknoter, objekt i solsystemet och veckodagar. Det mänskliga ögat är relativt känsligt för indigofrekvenser, så vissa människor kan inte skilja det från blått eller violett. Därför föreslogs ofta efter Newton att indigo inte skulle betraktas som en självständig färg, utan endast en nyans av violett eller blått (dock ingår den fortfarande i spektrumet i den västerländska traditionen). I den ryska traditionen motsvarar indigo färgen blå.

Färg	Våglängdsområde, nm	Frekvensområde, THz	Fotonenergiområde, eV
Violett	≤450	≥667	≥2,75
Blå	450-480	625-667	2,58-2,75
Blå grön	480-510	588-625	2,43-2,58
Grön	510-550	545-588	2,25-2,43
Gulgrön	550-570	526-545	2,17-2,25
Gul	570-590	508-526	2,10-2,17
Orange	590-630	476-508	1,97-2,10
Röd	≥630	≤476	≤1,97

De intervallgränser som anges i tabellen är villkorade; i verkligheten övergår färgerna smidigt till varandra, och platsen för gränserna mellan dem som är synliga för observatören beror till stor del på observationsförhållandena.

Synlig strålning är elektromagnetiska vågor som uppfattas av det mänskliga ögat, som upptar en del av spektrumet med våglängder från cirka 380 (violett) till 780 nm (röd). Sådana vågor upptar frekvensområdet från 400 till 790 terahertz. Elektromagnetisk strålning med dessa våglängder kallas också för synligt ljus, eller helt enkelt ljus (i ordets snäva betydelse). Det mänskliga ögat har störst känslighet för ljus i området 555 nm (540 THz), i den gröna delen av spektrumet.

Synlig strålning faller också in i det "optiska fönstret", ett område av det elektromagnetiska strålningsspektrumet som praktiskt taget inte absorberas av jordens atmosfär. Ren luft sprider blått ljus något mer än ljus med längre våglängder (mot den röda änden av spektrumet), så middagshimlen ser blå ut.

Många djurarter är kapabla att se strålning som inte är synlig för det mänskliga ögat, det vill säga inte inom det synliga området. Till exempel ser bin och många andra insekter ljus i det ultravioletta området, vilket hjälper dem att hitta nektar på blommor. Växter pollinerade av insekter är i en mer gynnsam position ur fortplantningssynpunkt om de är ljusa i det ultravioletta spektrumet. Fåglar kan också se ultraviolett strålning (300-400 nm), och vissa arter har till och med märken på sin fjäderdräkt för att locka till sig en partner, endast synlig i ultraviolett ljus.

De första förklaringarna av spektrumet av synlig strålning gavs av Isaac Newton i sin bok "Optics" och Johann Goethe i hans arbete "The Theory of Colors", men redan före dem observerade Roger Bacon det optiska spektrumet i ett glas vatten. Bara fyra århundraden efter detta upptäckte Newton spridningen av ljus i prismor.

Newton var den första som använde ordet spektrum (latiniskt spektrum - syn, utseende) i tryck 1671 och beskrev sina optiska experiment. Han gjorde observationen att när en ljusstråle träffar ytan av ett glasprisma i en vinkel mot ytan, reflekteras en del av ljuset och en del passerar genom glaset och bildar flerfärgade ränder. Forskaren föreslog att ljus består av en ström av partiklar (kroppar) av olika färger, och att partiklar av olika färger rör sig med olika hastigheter i ett transparent medium. Enligt hans antagande rörde sig rött ljus snabbare än violett, och därför avböjdes inte den röda strålen av prismat lika mycket som den violetta. På grund av detta uppstod ett synligt spektrum av färger.

Newton delade in ljuset i sju färger: rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett. Han valde siffran sju på grund av sin övertygelse (som härrör från de antika grekiska sofisterna) att det fanns ett samband mellan färger, musiknoter, objekt i solsystemet och veckodagar. Det mänskliga ögat är relativt känsligt för indigofrekvenser, så vissa människor kan inte skilja det från blått eller violett. Därför föreslogs ofta efter Newton att indigo inte skulle betraktas som en självständig färg, utan endast en nyans av violett eller blått (dock ingår den fortfarande i spektrumet i den västerländska traditionen). I den ryska traditionen motsvarar indigo färgen blå.

Goethe, till skillnad från Newton, trodde att spektrumet uppstår från överlagringen av olika komponenter av ljus. När han observerade breda ljusstrålar upptäckte han att när de passerade genom ett prisma uppträder röd-gula och blå kanter vid strålens kanter, mellan vilka ljuset förblir vitt, och ett spektrum uppstår om dessa kanter förs tillräckligt nära varandra .

På 1800-talet, med upptäckten av ultraviolett och infraröd strålning, blev förståelsen av det synliga spektrumet mer exakt.

I början av 1800-talet utforskade Thomas Young och Hermann von Helmholtz också förhållandet mellan det synliga ljusspektrumet och färgseendet. Deras teori om färgseende föreslog korrekt att den använder tre olika typer av receptorer för att bestämma ögonfärg.

Egenskaper för synliga strålningsgränser

När en vit stråle bryts ner i ett prisma bildas ett spektrum där strålning med olika våglängder bryts i olika vinklar. Färger som ingår i spektrumet, det vill säga de färger som kan produceras av ljusvågor med en våglängd (eller ett mycket smalt område), kallas spektrala färger. De huvudsakliga spektrala färgerna (som har sina egna namn), såväl som emissionsegenskaperna för dessa färger, presenteras i tabellen:

Färg	Våglängdsområde, nm	Frekvensområde, THz	Fotonenergiområde, eV
Violett
Orange

Det elektromagnetiska spektrumet representerar intervallet för alla frekvenser eller våglängder av elektromagnetisk strålning från mycket låga energifrekvenser som radiovågor till mycket höga frekvenser som gammastrålar. Ljus är den del av elektromagnetisk strålning som är synlig för det mänskliga ögat och kallas synligt ljus.

Solens strålar är mycket bredare än det synliga spektrumet av ljus och beskrivs som ett fullt spektrum, inklusive de våglängder som är nödvändiga för att stödja livet på jorden: infrarött, synligt och ultraviolett (UV).

Det mänskliga ögat reagerar bara på synligt ljus, som ligger mellan infraröd och ultraviolett strålning och har små våglängder. Våglängden för synligt ljus är bara 400 till 700 nm (nanometer-miljarddels meter).

Det synliga ljusspektrumet inkluderar sju färgband när solens strålar bryts genom ett prisma: rött, orange, gult, grönt, cyan, indigo och violett.

Den första personen som upptäckte att vitt består av regnbågens färger var Isaac Newton, som 1666 riktade en solljusstråle genom en smal slits och sedan genom ett prisma mot en vägg - vilket producerade alla synliga färger.

Applicering av synligt ljus

Genom åren har belysningsindustrin snabbt utvecklat elektriska och konstgjorda källor som efterliknar solstrålningens egenskaper.

På 1960-talet myntade forskare termen "fullspektrumbelysning" för att beskriva källor som avger ett sken av fullt naturligt ljus, vilket inkluderade det ultravioletta och synliga spektrum som är nödvändigt för människors, djurs och växters hälsa.

Artificiell belysning för ett hem eller kontor involverar naturlig belysning i en kontinuerlig spektral effektfördelning som representerar källans effekt som en funktion av våglängd med en enhetlig nivå av strålningsenergi associerad med halogenlampor.

Synligt ljus är en del av elektromagnetisk strålning (EM), som radiovågor, infraröd strålning, ultraviolett strålning, röntgenstrålar och mikrovågor. Allmänt sett definieras synligt ljus som visuellt detekterbart för de flesta mänskliga ögon

EM-strålning sänder ut vågor eller partiklar med olika våglängder och frekvenser. Så bred våglängdsområdet kallas det elektromagnetiska spektrumet.

Spektrum är generellt uppdelat i sju band i ordning efter minskande våglängd och ökande energi och frekvens. Den allmänna beteckningen representerar radiovågor, mikrovågor, infrarött (IR), synligt ljus, ultraviolett (UV), röntgenstrålar och gammastrålar.

Våglängden för synligt ljus ligger inom området för det elektromagnetiska spektrumet mellan infrarött (IR) och ultraviolett (UV).

Den har en frekvens på 4 × 10 14 till 8 × 10 14 cykler per sekund, eller hertz (Hz), och en oscillationslängd på 740 nanometer (nm) eller 7,4 × 10 -5 cm till 380 nm eller 3,8 × 10 - 5 centimeter

Vad är färg

Den kanske viktigaste egenskapen hos synligt ljus är förklaring av vad färg är. Färg är en integrerad egenskap och artefakt hos det mänskliga ögat. Konstigt nog "har inte" föremål färg - den finns bara i betraktarens huvud. Våra ögon innehåller specialiserade celler som bildar näthinnan, som fungerar som mottagare inställda på våglängder i detta smala frekvensband.

Stjärna Betelgeuse

Stjärnan Rigel

Astronomer kan också berätta vilka föremål som är gjorda av vad eftersom varje element absorberar ljus vid specifika våglängder, så kallat absorptionsspektrum. Genom att känna till grundämnenas absorptionsspektra kan astronomer använda spektroskop för att bestämma den kemiska sammansättningen av stjärnor, gas- och stoftmoln och andra avlägsna objekt.

Synlig strålning är elektromagnetiska vågor som uppfattas av det mänskliga ögat, som upptar en del av spektrumet med våglängder från cirka 380 (violett) till 780 nm (röd). Sådana vågor upptar frekvensområdet från 400 till 790 terahertz. Elektromagnetisk strålning med dessa våglängder kallas också för synligt ljus, eller helt enkelt ljus (i ordets snäva betydelse). Det mänskliga ögat har störst känslighet för ljus i området 555 nm (540 THz), i den gröna delen av spektrumet.

Synlig strålning faller också in i det "optiska fönstret", ett område av det elektromagnetiska strålningsspektrumet som praktiskt taget inte absorberas av jordens atmosfär. Ren luft sprider blått ljus något mer än ljus med längre våglängder (mot den röda änden av spektrumet), så middagshimlen ser blå ut.

Många djurarter är kapabla att se strålning som inte är synlig för det mänskliga ögat, det vill säga inte inom det synliga området. Till exempel ser bin och många andra insekter ljus i det ultravioletta området, vilket hjälper dem att hitta nektar på blommor. Växter pollinerade av insekter är i en mer gynnsam position ur fortplantningssynpunkt om de är ljusa i det ultravioletta spektrumet. Fåglar kan också se ultraviolett strålning (300-400 nm), och vissa arter har till och med märken på sin fjäderdräkt för att locka till sig en partner, endast synlig i ultraviolett ljus.

De första förklaringarna av spektrumet av synlig strålning gavs av Isaac Newton i sin bok "Optics" och Johann Goethe i hans arbete "The Theory of Colors", men redan före dem observerade Roger Bacon det optiska spektrumet i ett glas vatten. Bara fyra århundraden efter detta upptäckte Newton spridningen av ljus i prismor.

Newton var den första som använde ordet spektrum (latiniskt spektrum - syn, utseende) i tryck 1671 och beskrev sina optiska experiment. Han gjorde observationen att när en ljusstråle träffar ytan av ett glasprisma i en vinkel mot ytan, reflekteras en del av ljuset och en del passerar genom glaset och bildar flerfärgade ränder. Forskaren föreslog att ljus består av en ström av partiklar (kroppar) av olika färger, och att partiklar av olika färger rör sig med olika hastigheter i ett transparent medium. Enligt hans antagande rörde sig rött ljus snabbare än violett, och därför avböjdes inte den röda strålen av prismat lika mycket som den violetta. På grund av detta uppstod ett synligt spektrum av färger.

Newton delade in ljuset i sju färger: rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett. Han valde siffran sju på grund av sin övertygelse (som härrör från de antika grekiska sofisterna) att det fanns ett samband mellan färger, musiknoter, objekt i solsystemet och veckodagar. Det mänskliga ögat är relativt känsligt för indigofrekvenser, så vissa människor kan inte skilja det från blått eller violett. Därför föreslogs ofta efter Newton att indigo inte skulle betraktas som en självständig färg, utan endast en nyans av violett eller blått (dock ingår den fortfarande i spektrumet i den västerländska traditionen). I den ryska traditionen motsvarar indigo färgen blå.

Goethe, till skillnad från Newton, trodde att spektrumet uppstår från överlagringen av olika komponenter av ljus. När han observerade breda ljusstrålar upptäckte han att när de passerade genom ett prisma uppträder röd-gula och blå kanter vid strålens kanter, mellan vilka ljuset förblir vitt, och ett spektrum uppstår om dessa kanter förs tillräckligt nära varandra .

På 1800-talet, med upptäckten av ultraviolett och infraröd strålning, blev förståelsen av det synliga spektrumet mer exakt.

I början av 1800-talet utforskade Thomas Young och Hermann von Helmholtz också förhållandet mellan det synliga ljusspektrumet och färgseendet. Deras teori om färgseende föreslog korrekt att den använder tre olika typer av receptorer för att bestämma ögonfärg.

Egenskaper för synliga strålningsgränser

När en vit stråle bryts ner i ett prisma bildas ett spektrum där strålning med olika våglängder bryts i olika vinklar. Färger som ingår i spektrumet, det vill säga de färger som kan produceras av ljusvågor med en våglängd (eller ett mycket smalt område), kallas spektrala färger. De huvudsakliga spektrala färgerna (som har sina egna namn), såväl som emissionsegenskaperna för dessa färger, presenteras i tabellen:

Färg	Våglängdsområde, nm	Frekvensområde, THz	Fotonenergiområde, eV
Violett
Orange

Området för synligt ljus är det smalaste i hela spektrat. Våglängden i den ändras mindre än två gånger. Synligt ljus står för den maximala strålningen i solspektrumet. Under evolutionen har våra ögon anpassat sig till dess ljus och kan bara uppfatta strålning i denna smala del av spektrumet. Nästan alla astronomiska observationer fram till mitten av 1900-talet utfördes i synligt ljus. Den huvudsakliga källan till synligt ljus i rymden är stjärnor, vars yta värms upp till flera tusen grader och därför avger ljus. Icke-termiska ljuskällor används också på jorden, såsom lysrör och halvledarlysdioder.

Speglar och linser används för att samla ljus från svaga kosmiska källor. Mottagare av synligt ljus är ögats näthinna, fotografisk film, halvledarkristaller (CCD-matriser) som används i digitalkameror, fotoceller och fotomultiplikatorer. Mottagarnas funktionsprincip bygger på det faktum att energin i ett synligt ljuskvantum är tillräcklig för att framkalla en kemisk reaktion i ett speciellt utvalt ämne eller slå ut en fri elektron från ett ämne. Sedan, baserat på koncentrationen av reaktionsprodukterna eller mängden frigjord laddning, bestäms mängden ljus som tas emot.

Källor

En av de ljusaste kometerna i slutet av 1900-talet. Den upptäcktes 1995, när den fortfarande var bortom Jupiters omloppsbana. Detta är ett rekordavstånd för att upptäcka en ny komet. Den passerade perihelium den 1 april 1997, och i slutet av maj nådde den sin maximala ljusstyrka - ungefär noll magnitud. Totalt förblev kometen synlig för blotta ögat i 18,5 månader - dubbelt så mycket som det tidigare rekordet som sattes av den stora kometen 1811. Bilden visar två svansar av kometen - damm och gas. Trycket från solstrålningen leder dem bort från solen.

Den näst största planeten i solsystemet. Tillhör klassen av gasjättar. Bilden är tagen av den interplanetära stationen Cassini, som har bedrivit forskning i Saturnussystemet sedan 2004. I slutet av 1900-talet upptäcktes ringsystem på alla gigantiska planeter - från Jupiter till Neptunus, men bara på Saturnus är de lätta att observera även med ett litet amatörteleskop.

Regioner med låg temperatur på solens synliga yta. Deras temperatur är 4300–4800 TILL- ungefär ett och ett halvt tusen grader lägre än på resten av solens yta. På grund av detta är deras ljusstyrka 2–4 ​​gånger lägre, vilket skapar intrycket av svarta fläckar i kontrast. Fläckar uppstår när ett magnetfält bromsar konvektion och därmed borttagningen av värme i solens övre lager. De lever från flera timmar till flera månader. Antalet solfläckar fungerar som en indikator på solaktiviteten. När man observerar solfläckarna under flera dagar är det lätt att märka solens rotation. Bilden är tagen med ett amatörteleskop.

Uppmärksamhet! Under inga omständigheter bör du titta på solen genom ett teleskop eller annan optisk enhet utan speciella skyddsfilter. Vid användning av filter bör de vara säkert monterade framför linsen, inte vid instrumentets okular, där filtret kan skadas av överhettning. I vilket fall som helst är det säkrare att observera projiceringen av bilden av solen på ett pappersark bakom teleskopokularet.

Innehåller cirka 3 tusen stjärnor, varav sju är synliga för blotta ögat. Klustret är 13 ljusår i diameter och ligger 400 ljusår från jorden. Öppna kluster bildas när kosmiska gas- och dammmoln komprimeras under påverkan av självgravitation (attraktionen av vissa delar av molnet till andra). Under komprimering fragmenteras molnet i delar, från vilka enskilda stjärnor bildas. Dessa stjärnor är svagt sammanbundna av gravitationen, och med tiden försvinner sådana hopar.

En spiralgalax vars skiva vi ser platt på, även känd som Whirlpool. Ligger på ett avstånd av cirka 37 miljoner ljusår. Dess diameter är cirka 100 tusen ljusår. I änden av en av spiralarmarna finns en sällskapsgalax.

Beteckningen M51 hänvisar till hela paret som helhet. Var och en för sig betecknas huvudgalaxen och dess följeslagare NGC 5194 och 5195. Gravitationsinteraktion med följeslagaren komprimerar gasen i spiralsektionerna nära den, vilket påskyndar stjärnbildningen. Interaktion är ett typiskt fenomen i galaxvärlden. Galaxen kan observeras med ett litet amatörteleskop.

Mottagare

Inom professionell astronomi används inte längre visuella observationer. För cirka 20 år sedan ersattes de helt av digital fotografering, fotometri, spektrometri och databehandling.

Men romantiken med visuella observationer inspirerar fortfarande astronomientusiaster. Solen, månen, fem planeter, cirka 6 tusen stjärnor och fyra galaxer är synliga för blotta ögat - Vintergatan, Andromeda-nebulosan, de stora och små magellanska molnen. Kometer och asteroider som är synliga för ögat dyker upp ibland.

Nästan varje natt kan du observera kosmiska sandkorn - meteorer - som brinner i atmosfären, liksom konstgjorda jordsatelliter som sakta kryper över himlen. På höga breddgrader observeras norrsken; på låga breddgrader, under gynnsamma förhållanden, är ett spöklikt zodiakaliskt ljus synligt - kosmiskt damm upplyst av solen. Och all denna mångfald observeras i ett extremt smalt spektralområde, som är nästan tusen gånger smalare än det infraröda området.

Genom en kikare syns tiotals gånger fler stjärnor och många nebulösa föremål. Ett amatörteleskop kan se tusentals gånger fler stjärnor, detaljer på planeternas yta, deras satelliter, såväl som hundratals nebulosor och galaxer. Men samtidigt är teleskopets synfält mycket mindre, och för framgångsrika observationer måste det fixeras säkert, eller ännu hellre, långsamt roteras efter himlens rotation.

I den moderna världen har amatörastronomi blivit en fascinerande och prestigefylld hobby. Ett antal företag, som Meade och Celestron, tillverkar teleskop speciellt för hobbyister. De enklaste instrumenten med en linsdiameter på 50–70 mm kostade 200–500 dollar, den största med en diameter på 350–400 mm jämförbar i kostnad med en prestigefylld bil och kräver permanent installation på ett betongfundament under en kupol. I kapabla händer kan sådana instrument mycket väl bidra till större vetenskap.

De mest populära amatörteleskopen i världen har en diameter på cirka 200 mm och är byggda enligt en optisk design som uppfunnits av den sovjetiske optikern Maksutov. De har ett kort rör, som vanligtvis är monterat på ett gaffelfäste och utrustat med en dator för att automatiskt peka på olika föremål enligt deras himmelska koordinater. Detta är exakt det verktyg som visas på affischen.

1975 byggdes 6-meters BTA-teleskopet i Sovjetunionen. För att förhindra att teleskopets huvudspegel deformeras gjordes den cirka en meter tjock. Det verkade som om det var omöjligt att ytterligare öka storleken på speglarna. En lösning hittades dock. Speglar började göras relativt tunna (15–25 centimeter) och lossa på många stöd, vars position styrs av en dator. Möjligheten att böja speglar, flexibelt justera deras form, gjorde det möjligt att bygga teleskop med en diameter på upp till 8 meter.

Men astronomerna stannade inte där. På de största instrumenten är speglarna indelade i segment, som justerar delarnas positioner med en noggrannhet på hundradelar av en mikron. Så är världens största 10-meters Keck-teleskop designade. Nästa steg blir det amerikanska Magellan-teleskopet, som kommer att ha 7 speglar, var och en med en diameter på 8 meter. Tillsammans kommer de att fungera som ett 24-meters teleskop. Och i Europeiska unionen har arbetet påbörjats med ett ännu mer ambitiöst projekt - ett teleskop med en diameter på 42 meter.

Det största hindret för att förverkliga kapaciteten hos sådana instrument är jordens atmosfär, vars turbulens förvränger bilden. För att kompensera för störningar övervakar specialutrustning ständigt atmosfärens tillstånd och böjer teleskopspegeln medan den går för att kompensera för distorsion. Denna teknik kallas adaptiv optik.

Ett teleskop utför två uppgifter: att samla in så mycket ljus som möjligt från en svag källa och att urskilja så små detaljer som möjligt. Ljusinsamlingsförmågan hos ett teleskop bestäms av huvudspegelns yta och upplösningen av dess diameter. Det är därför astronomer strävar efter att bygga så stora teleskop som möjligt.

För små teleskop kan en uppsamlingslins (refraktorteleskop) användas som lins, men en konkav parabolisk spegel (reflektorteleskop) används oftare. Linsens huvudsakliga funktion är att konstruera en bild av de observerade källorna i teleskopets fokalplan, där kameran eller annan utrustning är placerad. I amatörteleskop, för visuella observationer, placeras ett okular bakom fokalplanet, vilket i huvudsak är ett starkt förstoringsglas genom vilket bilden som skapas av linsen undersöks.

Men reflektorns fokalplan är placerat framför spegeln, vilket inte alltid är praktiskt för observationer. Olika tekniker används för att få en ljusstråle utanför teleskopröret. Newtons system använder en diagonal spegel för detta. I ett mer komplext Cassegrain-system (på affischen) placeras en sekundär konvex spegel i form av en rotationshyperboloid mittemot huvudspegeln. Den reflekterar strålen tillbaka, där den går ut genom ett hål i mitten av primärspegeln. I Maksutov-systemet är en tunn konvex-konkav lins placerad vid den främre änden av teleskopröret. Det skyddar inte bara teleskopspeglarna från skador, utan låter dig också göra huvudspegeln inte parabolisk, utan sfärisk, vilket är mycket billigare att tillverka.

Det största orbitala optiska teleskopet. Diametern på dess huvudspegel är 2,4 meter. Lanserades i omloppsbana 1991. Den kan utföra observationer i det synliga, nära-infraröda och nära-ultravioletta området. Det enda rymdteleskop som besöks av astronauter för reparationer och underhåll.

Astronomi är skyldig dussintals upptäckter till Hubble-teleskopet. Det gjorde det bland annat möjligt att se hur galaxer såg ut när de föddes för cirka 13 miljarder år sedan. För närvarande skapas en ny generation rymdteleskop för att ersätta Hubble-teleskopet - James Webb Space Telescope (JWST) med en diameter på 6,5 meter, som planeras att skjutas upp i rymden 2013. Det är sant att det inte kommer att fungera i det synliga området, utan i det nära och mellaninfraröda.

Sky recensioner

Även här syns planet av vår galax - Vintergatan - tydligt. Dess glöd består av ljuset från hundratals miljarder stjärnor och nebulosor. Också tydligt syns de mörka filamenten av dammmoln, som skymmer en del av ljuset från stjärnor i det galaktiska planet för oss.

De nebulösa formationerna i den nedre halvan av vyn är de stora och små magellanska molnen, satelliter för vår galax. Ljusa stjärnor, som för oss verkar vara huvudobjekten på himlen, är praktiskt taget osynliga på en så liten karta.

Himmel i raden av väte H-alfa, 656 nm

H-alfa-spektrallinjen motsvarar övergången av en elektron i en väteatom från den tredje energinivån till den andra.

Detta är den första raden i den så kallade Balmer-serien, som alla består av övergångar från olika högre nivåer till den andra. Det finns liknande serier av övergångar till den första nivån (Lyman-serien), till den tredje nivån (Paschen-serien) och till andra nivåer. Utmärkande för Balmer-serien är att den är placerad nästan helt i det synliga området, vilket i hög grad underlättar observationerna. I synnerhet faller H-alfa-linjen i den röda delen av spektrumet.

Strålning i denna linje uppstår i försålda kosmiska moln av atomärt väte. Atomerna i dem exciteras av ultraviolett strålning från heta stjärnor och avger sedan energi och flyttar sig till lägre nivåer. Genom att isolera H-alfa-linjen med hjälp av filter är det möjligt att specifikt observera fördelningen av neutralt väte.

En H-alpha himmelundersökning visar fördelningen av gas i vår galax. Den visar stora gasbubblor runt områden med aktiv stjärnbildning.

Markbaserad applikation

När du tittar på föremål på ett avstånd med fri sikt (25 centimeter) en person kan urskilja detaljer med en storlek på cirka 0,1 mm(ögats vinkelupplösning är ungefär en bågminut 1" = 2,3 × 10 -4 rad). För att se finare detaljer måste du titta från ett kortare avstånd, men på ett avstånd mindre än 10 centimeter Det är väldigt svårt för ögat att stämma in.

Detta kan uppnås genom att använda ett förstoringsglas, vars optiska kraft läggs till linsens optiska kraft. Men även i detta fall är förstoringsgränsen ungefär 25x, eftersom storleken på ett så starkt förstoringsglas blir mycket litet och det måste placeras nära provet. Faktum är att ett sådant förstoringsglas blir en mikroskoplins. Det är väldigt obehagligt att titta in i det med ögonen, men du kan göra annat.

Genom att noggrant justera avståndet från linsen till objektet kan du få en förstorad bild av det på ett visst avstånd bakom linsen. Genom att placera ytterligare ett förstoringsglas bakom det och titta på bilden som skapas av linsen genom det, kan du uppnå en förstoring på hundratals eller till och med mer än tusen gånger.

Förstoringar som är märkbart mer än 1000 gånger har dock ingen praktisk betydelse, eftersom ljusets vågnatur inte tillåter oss att undersöka detaljer som är mindre än våglängden (400–700) nm). Vid 2000x förstoring syns sådana detaljer som millimeterindelningar på en linjal du håller i händerna.

Att öka förstoringen ytterligare kommer inte att avslöja nya detaljer för dig. För att se detaljer med högre upplösning krävs röntgenstrålar med kortare våglängd, eller till och med strömmar av elektroner, som (enligt kvantmekaniken) har en kortare våglängd. Du kan också använda en mekanisk sond med ett mycket exakt siktningssystem – det så kallade skanningsmikroskopet.