ΦΑΣMAΤΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΣΤΕΡΩΝ



Σχετικά έγγραφα
Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ II. ΤΟ ΦΩΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ BOHR Ν. ΜΠΕΚΙΑΡΗΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΟΜΗ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΜΟΡΙΩΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΟΥ BOHR

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

ιστοσελίδα μαθήματος

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Μονάδες Το γραμμικό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου ερμηνεύεται με

Από τι αποτελείται το Φως (1873)

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

Το Φως της Αστροφυσικής Αν. καθηγητής Στράτος Θεοδοσίου Πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

Πληροφορίες για τον Ήλιο:

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α

Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση:

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Δx

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης

3. Το πρότυπο του Bohr εξήγησε το ότι το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπει το αέριο υδρογόνο, είναι γραμμικό.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΓΛ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 3ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατομικά Φαινόμενα

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Ατομικές θεωρίες (πρότυπα)

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 1: Ανασκόπηση Σύγχρονης Φυσικής. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

Σύγχρονες αντιλήψεις γύρω από το άτομο. Κβαντική θεωρία.

Η θεωρία του Bohr (Ατομικά φάσματα)

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙΔΕΣ

Α.3. Δίνονται οι πυρήνες Α, Β, Γ με τις αντίστοιχες ενέργειες σύνδεσης ανά νουκλεόνιο.

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ. Εκπέμπεται από σώματα που έχουν θερμοκρασία Τ > 0 Κ. Χαρακτηρίζεται από το μήκος κύματος η τη συχνότητα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΓ.ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΠΕΙΡΑΙΑΣ ΤΗΛ , ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ. Φως

ΓΛ / Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 2ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατοµικά Φαινόµενα

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΖΗΤΗΜΑ 2 ο 220. µετατρέπεται σε βισµούθιο -212 ( Bi) διασπάσεων: 220. Α. Το ραδόνιο 220 ( 1. Να συµπληρώσετε τις παραπάνω εξισώσεις.

προς τα θετικά του x άξονα. Ως κύμα η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (άρα και το φως) ικανοποιούν τη βασική εξίσωση των κυμάτων, δηλαδή: c = λf (1)

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 18 MAΪΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

Εισαγωγή στη Φασματοσοπία. Δρ Μάνος Δανέζης-Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής-Τμήμα Φυσικής -ΕΚΠΑ

δ. διπλάσιος του αριθµού των νετρονίων του πυρήνα του ατόµου.

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

2.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Αστροφυσική ΙΙ Tεστ II- 16 Ιανουαρίου 2009

Κεφάλαιο 2. Ο κυματοσωματιδιακός δυισμός της ύλης

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα Δ

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

1) Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης n από το μήκος κύματος για το κρύσταλλο του ιωδιούχου ρουβιδίου (RbI) παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα.

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ & ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Τηλ: Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 26 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Γραμμικά φάσματα εκπομπής

A.3 Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές παραβιάζει την αρχή του Pauli:

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

δ. εξαρτάται µόνο από το υλικό του οπτικού µέσου. Μονάδες 4

εκποµπής (σαν δακτυλικό αποτύπωµα)

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Κυριακή 1 Απριλίου 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις

ΠΟΣΟ ΜΕΓΑΛΑ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΑΣΤΕΡΙΑ;

Transcript:

ΦΑΣMAΤΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΣΤΕΡΩΝ

Εισαγωγή στην κβαντομηχανική και στην ατομική Φυσική ΦΩΣ = Ηλεκτρομαγνητικό κύμα με σωματιδιακές ιδιότητες (δυική φύση) Τα «σωματίδια» του φωτός ονομάζονται ΦΩΤΟΝΙΑ και έχουν μηδενική μάζα και ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο Η ενέργεια των φωτονίων είναι κβαντισμένο μέγεθος και διαδίδεται σε κυματοπακέτα = ΚΒΑΝΤΑ ΦΩΤΟΣ Ε = hν Από τους νόμους της κυματικής ισχύει: c = λ ν 2

Ένα άτομο αποτελείται από τον πυρήνα (πρωτόνια και νετρόνια) και τα ηλεκτρόνια του σε «τροχιές» γύρω από αυτόν (Βοhr) Συνολικά τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα 3

Οι «τροχιές» των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα είναι ΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΕΣ Θέτουμε ως n τον αριθμό των τροχιών (ή σταθμών) γύρω από τον πυρήνα, και τον ονομάζουμε κύριο κβαντικό αριθμό και προφανώς μπορεί να πάρει μόνο ακέραιες τιμές (1, 2, ) Ο De Broglie έδειξε ότι οι τροχιές των ηλεκτρονίων μπορούν να περιγραφούν με στάσιμα κύματα Επομένως μία κυκλική τροχιά μήκους 2πr θα έπρεπε να ισούται με n φορές το μήκος κύματος του ηλεκτρονίου: 2πr = nλ 4

Σύμφωνα με την ΚΛΑΣΣΙΚΗ μηχανική: Κεντρομόλος δύναμη = Ελκτική δύναμη πυρήνα-ηλεκτρονίου m e u 2 /r = -Z k e e 2 / r 2 u 2 = Z k e e 2 / m e r Ολική ενέργεια ηλεκτρονίου: Ε ολ = Ε Δ + Ε Κ = Z k e e 2 / r + mu 2 /2 Ε ολ = - Zk e e 2 / 2 r 5

Σύμφωνα με την ΚΒΑΝΤΙΚΗ μηχανική: Η στροφορμή του ηλεκτρονίου είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της σταθεράς του Planck (h/2π) L = mur = nh/2π r = n h/2πmu r n = n 2 [h 2 /(2π) 2 Ζ k e e 2 m e ] = n 2 r 1 H r 1 είναι η μικρότερη δυνατή απόσταση (ακτίνα) ενός ηλεκτρονίου από τον πυρήνα Αντικαθιστώντας στην ενέργεια βρίσκουμε: Ε = Ε 1 /n 2 Όπου η ενέργεια για n=1 καλείται και θεμελιώδης ή βασική Λόγω της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg δεν είμαστε σε θέση ΠΟΤΕ να γνωρίζουμε την θέση και την ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου ταυτόχρονα Δx Δp >= h/2π Επομένως η έννοια της τροχιάς (κίνηση από μία θέση σε μία άλλη) στην κβαντική μηχανική αντικαθίσταται από την ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ να εντοπίσουμε ένα ηλεκτρόνιο σε απόσταση r από τον πυρήνα 6

Άτομο σε ηρεμία (Τ=0 Κ) Ε n Ε n-1 e - Ε 2 Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 7

Άτομο σε διέγερση Λόγω θερμοκρασίας Ε n Ε n-1 e - Ε 2 Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 8

Άτομο σε διέγερση Λόγω κρούσης με φωτόνια Απορρόφηση φωτονίου κέρδος ενέργειας Ε n Ε n-1 Ε 2 ΔΕ=Ε n-1 -Ε 1 γ e - Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 9

Άτομο σε διέγερση Ασταθής ενεργειακή κατάσταση e - Ε n Ε n-1 Ε 2 Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 10

Άτομο σε αποδιέγερση Επιστροφή στην αρχική ενεργειακή κατάσταση Απώλεια ενέργειας (μετάπτωση) + εκπομπή φωτονίου e - Ε n Ε n-1 Ε 2 γ Ε γ =Ε n-1 -Ε 1 Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 11

Άτομο σε αποδιέγερση Επιστροφή στην αρχική ενεργειακή κατάσταση με διαφορετική διαδρομή Απώλεια ενέργειας (μεταπτώσεις) + εκπομπή δύο (ή περισσότερων) φωτονίων Ε γ1 =Ε n-1 -Ε 2 e - Ε n Ε n-1 γ 1 Ε 2 γ 2 Ε γ2 =Ε 2 -Ε 1 Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 12

Ιονισμός ατόμου Λόγω θερμοκρασίας ή λόγω κρούσης με άλλα άτομα ή φωτόνια Ε n Ε n-1 Ε 2 Ε γ > Ε ιον =Ε 1 γ e - Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 13

Ο ιονισμός ενός ατόμου μπορεί να είναι πολλαπλός κι εξαρτάται από τα ηλεκτρόνια που διαθέτει (π.χ. 56 Fe) Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει όταν το άτομο βρίσκεται σε θερμοκρασία τέτοια που να το επιτρέπει ή όταν φωτόνια διαφορετικής ενέργειας προσπίπτουν επάνω του Οι βαθμοί ιονισμού συμβολίζονται με λατινικά γράμματα Ι Ουδέτερο άτομο όχι ιονισμένο (FeI) ΙΙ Μονά ιονισμένο (έχουν διαφύγει τα e - της τελευταίας στιβάδας, π.χ. FeII) ΙΙΙ Διπλά ιονισμένο (έχουν διαφύγει τα e - της τελευταίας και της προτελευταίας στιβάδας, π.χ. FeIII) Χωρίς λατινικό γράμμα αναφέρονται τα μόρια (π.χ. H 2 ) Λόγω διατήρησης της ενέργειας οποιαδήποτε διέγερση (λόγω κρούσης με φωτόνιο) ή αποδιέγερση ατόμου απαιτεί απορρόφηση ή εκπομπή φωτονίου με ενέργεια ίση με αυτή που κερδήθηκε ή χάθηκε, αντίστοιχα Ε γ = ΔΕ = Ε ΤΕΛ -Ε ΑΡΧ =hν 14

Ορισμός του Φάσματος Η ανάλυση μίας πολυχρωματικής δέσμης φωτός στις επιμέρους μονοχρωματικές ακτινοβολίες 15

16

17

Κατηγορίες φασμάτων Συνεχές Εκπομπής (γραμμικά) Απορρόφησης (γραμμικά) 18

Κάθε στοιχείο έχει συγκεκριμένα μήκη κύματος απορρόφησης και εκπομπής και το σύνολο τους αποτελεί την «ταυτότητα» του που είναι ΜΟΝΑΔΙΚΗ 19

Φασματοσκοπία Σκοπός: Άντληση πληροφοριών μέσω των φασματικών γραμμών εκπομπής ή (και) απορρόφησης του υλικού Τα όργανα που χρησιμοποιούνται ονομάζονται φασματογράφοι Πρίσματος Περίθλασης Διάθλαση 20

Εφαρμογή στην Αστροφυσική Τα ουράνια σώματα εκπέμπουν ακτινοβολία προερχόμενη είτε από εγγενή αίτια (π.χ. αστέρες) είτε από εξωτερικά (π.χ. ανάκλαση φωτός προερχόμενη από άλλη πηγή) Με την χρήση του τηλεσκοπίου και CCD αισθητήρων έχουμε την δυνατότητα καταγραφής και επεξεργασίας των φασμάτων 21

Αστρικές Ατμόσφαιρες Ατμοσφαιρικά στρώματα Φωτόσφαιρα Το φως που φτάνει στον παρατηρητή έχει διανύσει όλη την ατμόσφαιρα του αστέρα 22

Οι αστρικές ατμόσφαιρες ΔΕΝ είναι ομογενείς Τα στρώματα διαφέρουν, στη σύσταση, στην πυκνότητα και στη θερμοκρασία ΣΤΡΩΜΑ Β ΣΤΡΩΜΑ Α ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ 23

Λόγω των μεταπτώσεων θα αναμέναμε ότι όταν ένα στοιχείο απορροφά σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος, θα εξέπεμπε σε ακριβώς το ίδιο ύστερα από λίγο, άρα ΔΕΝ θα έπρεπε να έχουν γραμμές απορρόφησης Αυτό όμως δεν συμβαίνει για δύο λόγους: Α: To ηλεκτρόνιο μπορεί να ακολουθήσει διαφορετικές διαδρομές αποδιέγερσης, άρα δύο ή παραπάνω φωτόνια διαφορετικής ενέργειας θα παραχθούν Με αυτόν τον τρόπο όμως θα έπρεπε να έχουμε σε όλους αστέρες γραμμές εκπομπής κάτι που δεν έχει παρατηρηθεί!!! 24

Β: Σκέδαση (διάχυση) της ακτινοβολίας Φωτόνια διαφορετικής ενέργειας Θα δώσει γραμμή απορρόφησης Φωτόνια ίδιας ενέργειας ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟ ΣΤΡΩΜΑ - Διέγερση ατόμων Φωτόνια συγκεκριμένης ενέργειας ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ 25

Σε άτομα με πολλά ηλεκτρόνια (π.χ. 56 Fe) η πιθανότητα η αποδιέγερση να έχει ακριβώς την αντίθετη διαδρομή με την διέγερσή του e - είναι πρακτικά πολύ μικρή, επομένως δημιουργούνται φωτόνια διαφόρων ενεργειών και πολύ λίγα από αυτά φτάνουν στο παρατηρητή ώστε να δει γραμμές εκπομπής, επομένως αντιλαμβάνεται μόνο την απουσία των φωτονίων από τα οποία προήλθε η μετάπτωση Συνεπώς οι γραμμές απορρόφησης κυριαρχούν στα αστρικά φάσματα 26

Μέλαν σώμα Ιδεατό σώμα του οποίου η ένταση της ακτινοβολίας του ακολουθεί την συνάρτηση (νόμος) Planck I(ν, Τ) = 2hν 3 /c 2 (e hν/kt -1) -1 Εκπέμπει και απορροφά ΑΚΡΙΒΩΣ στα ίδια μήκη κύματος Νόμος του Wien λ max T = 2.897 mmk λ max Μήκος κύματος στο οποίο λαμβάνουμε την ΜΕΓΙΣΤΗ ροή ακτινοβολίας Νόμος Stefan-Boltzmann F = στ 4 27

28

λ max = 9500 nm για τους ανθρώπους (μακρινό υπέρυθρο μικροκύματα) 29

30

Με πολύ καλή προσέγγιση θεωρούμε ότι οι αστέρες ακολουθούν την καμπύλη μέλανος σώματος Η ατέλειες των μοντέλων οφείλονται στις γραμμές απορρόφησης και εκπομπής των αστέρων λόγω των στοιχείων των ατμοσφαιρών τους 31

Χαρακτηριστικά των Φασματικών γραμμών Ένταση: Εξαρτάται από την λαμπρότητα και την θερμοκρασία της πηγής και της συγκέντρωσης του εκπέμποντος (ή απορροφούντος) στοιχείου Μετατόπιση: Οφείλεται στην σχετική κίνηση ολόκληρης της πηγής (ή μέρους της) με τον παρατηρητή (φαινόμενο Doppler-Fizeau) Πλήθος: Συστατικά της πηγής 32

Πάχος (διεύρυνση-πλάτυνση): Εξαρτάται α) από την θερμοκρασία της πηγής (θερμική διεύρυνση τυχαίες κινήσεις των ατόμων - Doppler), β) από την ύπαρξη ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου (φαινόμενο Zeeman και Stark), γ) σύγκρουση μεταξύ των ατόμων Τροχιακή Στροφορμή l (m l ) Ταινία ενέργειας Ε n e - Spin S (m s ) Ε 1 ATOMIKOΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 33

Φάσμα απορρόφησης Μέγιστη Συνολική Ένταση Γραμμές διαφορετικής έντασης και εύρους 34

Φάσμα απορρόφησης Μέταλλα Γραμμές διαφορετικών στοιχείων (πλήθος) 35

Φάσμα απορρόφησης Ένταση ή ροή ακτινοβολίας Μήκος κύματος (λ) ή συχνότητα (ν=c/λ) ή ενέργεια (Ε=hν) 36

Φάσμα απορρόφησης 37

Φάσμα εκπομπής 38

Φασματική Ταξινόμηση κατά Harvard - Φασματική τάξη Βασίζεται στην θερμοκρασία (χρώμα) του αστέρα και τις φασματικές γραμμές απορρόφησης Προγενέστερα Μεταγενέστερα Ο Β Α F G K M (R N S) h e i i i e i o m n r s g w a e l s h c t k >33000 T (K) <3700 Κάθε φασματική τάξη αποτελείται από 10 κύριες υποδιαιρέσεις (0 9, π.χ. Α0, Α1 Α9) και 10 δευτερεύουσες (.5, π.χ. Α0.5, Α1.5 Α9.5) 39

Φασματική Ταξινόμηση κατά Harvard - Φασματική τάξη G8 G0 F5 F0 Α5 Α0 HI Μέταλλα 40

Φασματική Ταξινόμηση κατά Yerkes Τάξη Φωτεινότητας Φωτεινότητα = Εμβαδό πηγής Ροή ακτινοβολίας L = A F L = 4πR 2 Star στ 4 Συμπέρασμα: Δύο αστέρες ΙΔΙΑΣ θερμοκρασίας θα έχουν διαφορετική φωτεινότητα λόγω διαφορετικής ακτίνας Μπορεί όμως να αλλάξει η ακτίνα του αστέρα;;;;;;; 41

Καύση H στον πυρήνα Καύση He στον πυρήνα 42

Φασματική Ταξινόμηση κατά Yerkes Τάξη Φωτεινότητας Νόμος παγκόσμιας έλξης F = GMm/r 2 Επομένως θέτοντας ως r = R star βρίσκουμε την δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια του αστέρα (μάζας Μ star ) σε ένα σώμα μάζας m Αυτή η δύναμη ονομάζεται Βάρος: Β = GM star /R 2 star m Ορίζουμε ως επιτάχυνση της βαρύτητας g την ποσότητα GM star /R 2 star Οπότε προκύπτει η σχέση B = mg Για λόγους μεγάλου εύρους σε μάζες και ακτίνες, βολεύει να χρησιμοποιούμε την ποσότητα logg. Για τον Ήλιο έχει βρεθεί logg = 4.438 cm/s 2 43

Φασματική Ταξινόμηση κατά Yerkes Τάξη Φωτεινότητας Ήλιος (σύμβολο ʘ) g ʘ = GM ʘ /R ʘ 2 Αστέρας g star = GM star /R star 2 Διαίρεση κατά μέλη g star / g ʘ = M star /R star2 /M ʘ /R ʘ 2 Στην αστροφυσική χρησιμοποιούμε της Ηλιακές ποσότητες (M ʘ, R ʘ ) ως μονάδες Λογαριθμίζουμε κατά μέλη logg star = log g ʘ + logm star 2logR star logg star = 4.438 + logm star 2logR star 44

Φασματική Ταξινόμηση κατά Yerkes Τάξη Φωτεινότητας 0 (0) Πάρα πολύ λαμπροί υπεργίγαντες (hypergiants) 1 (I) Yπεργίγαντες (Supergiants) Ia Πραγματικά Λαμπροί Υπεργίγαντες Ib Λαμπροί Υπεργίγαντες 2 (IΙ) Λαμπροί γίγαντες (Bright giants) Logg star 3 (IIΙ) Κανονικοί γίγαντες (Normal giants) 4 (ΙV) Υπογίγαντες (Subgiants) 5 (V) Νάνοι Κυρίας Ακολουθίας (dwarfs) 6 (VΙ) Υπονάνοι (subdwarfs) 7 (VΙΙ) Λευκοί νάνοι (white dwarfs) 45

Φασματικός Τύπος Διάγραμμα Hertzsprung - Russell Φασματικός Τύπος = Φασματική τάξη + Τάξη Φωτεινότητας G2V = G2 + V 46

Πυκνότητα αστέρα ρ = M star /V star = M star / 4 πr 3 star /3 ρ~m star R -3 star Όσο μεγαλύτερο το Logg τόσο ΠΥΚΝΟΤΕΡΟΣ είναι ο αστέρας Δηλαδή η ακτινοβολία εξερχόμενη από την φωτόσφαιρα του αστέρα, ανάλογα την εξελικτική του κατάσταση (νάνος, γίγαντας) διανύει πυκνότερα ή αραιότερα ατμοσφαιρικά στρώματα Επομένως το φάσμα δύο αστέρων ΙΔΙΑΣ θερμοκρασίας αλλά διαφορετικής εξελικτικής κατάστασης (π.χ. F2V και F2II) αναμένεται να διαφέρει τόσο στα συστατικά, αλλά και στην ένταση των φασματικών γραμμών Αραιή ατμόσφαιρα Μικρότερη συγκέντρωση στοιχείου Μικρότερη ένταση φασματικής γραμμής και μεγαλύτερη διεύρυνση των γραμμών λόγω εντονότερης διάχυσης (σκέδασης) 47

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα Απαιτεί μία βιβλιοθήκη πρότυπων φασμάτων όλων των φασματικών τύπων Σύγκριση του φάσματος του αγνώστου αστέρα με τα πρότυπα φάσματα Αναλογίες έντασης και εύρους γραμμών μεταξύ τους (π.χ. αναλογία βαθών γραμμής H με διάφορες μεταλλικές γραμμές ευαίσθητες στην θερμοκρασία) Οι πρότυποι αστέρες είναι πολύ καλά μελετημένοι και γνωρίζουμε με πολύ καλή ακρίβεια τόσο την θερμοκρασία τους όσο και τις αναλογίες των βαθών των γραμμών απορρόφησής τους 48

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα "Αφαίρεση" του φάσματος του αγνώστου αστέρα από όλα τα πρότυπα φάσματα και υπολογισμός του αθροίσματος των υπολοίπων σε κάθε περίπτωση Φάσμα προτύπου αστέρα Φάσμα αγνώστου αστέρα Υπόλοιπα της αφαίρεσης 49

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα 50

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα 51

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα Συνεχές Σ 2 Σ 3 Σ4 Σ 5 Σ 1 Βάθη γραμμών απορρόφησης Αναλογίες βαθών γραμμών απορρόφησης: Σ 1 /Σ 2 ή (και) Σ 1 /Σ 3... 52

Φασματική Ταξινόμηση αγνώστου αστέρα ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Τ(Κ) Πρότυποι αστέρες Πρότυποι αστέρες Γνωρίζοντας τις αναλογίες των βαθών γραμμών απορρόφησης του αγνώστου αστέρα, αντικαθιστούμε στις παραπάνω εξισώσεις και βρίσκουμε την θερμοκρασία του 53

Σύνοψη Τα γραμμικά φάσματα δημιουργούνται λόγω διέγερσης και αποδιέγεσης ή ακόμα και ιονισμού των ατόμων μέσα στις αστρικές ατμόσφαιρες Μας προσφέρουν πληροφορίες για την χημική σύσταση των αστρικών ατμοσφαιρών Με την φασματική ταξινόμηση είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε την ενεργό θερμοκρασία του αστέρα Ο πλήρης φασματικός τύπος μας πληροφορεί τόσο για την φασματική τάξη του αστέρα όσο και για την εξελικτική του κατάσταση Η φασματική ταξινόμηση γίνεται με την μέθοδο της σύγκρισης των φασμάτων μεταξύ πρότυπων και αγνώστων αστέρων 54