Laborator № 1
Determinarea distanței față de galaxii „redshift“
În prezent, în conformitate cu observațiile astronomice constatat că universul pe scară largă este omogenă, adică zone acoperite variind în mărime de la 300 de milioane de ani-lumină. și mai arata la fel. Pe o scară mai mică în univers există zone în care se găsesc grupuri de galaxii și, dimpotrivă, vidul, în cazul în care nu este suficient de ele.
Galaxy este un sistem de stele au o origine comună și legate de forțele de atracție. Galaxia în care Soarele nostru - Calea Lactee
Distanța până la obiecte cerești în astronomie sunt definite în mod diferit în funcție de faptul dacă aproape sau departe de planeta noastră, aceste obiecte sunt. Spatiul cosmic a decis să utilizeze următoarele unități de măsură pentru măsurători la distanță:
1 UA (unitate astronomica) = (149 597 870 2) km;
1 pc (parseci) = AU 206265 = 3.086 · m;
1 ani (An Light) = 0.307 buc = 9,5 Nm.
Un an-lumină - calea pe care lumina se deplasează într-un an.
În această lucrare, propunem o metodă de determinare a distanțelor departe de a „redshift“ galaxii, adică pentru a mări spectrul lungimii de undă a sursei de radiație observată la distanță în comparație cu lungimile de undă corespunzătoare ale liniilor în spectrele de referință.
Sub sursa de lumină pentru a înțelege radiația de la galaxii îndepărtate (cea mai strălucitoare stea sau nebuloasei de gaz și praf în ele). „Deplasarea spre roșu“ - deplasare a liniilor spectrale din spectrele elementelor chimice care alcătuiesc aceste obiecte, la lungimi de unda mai lungi (roșu) lateral, comparativ cu lungimi de undă în spectrul elementelor de referință de pe Pământ. „Redshift“ se datorează efectului Doppler.
Efectul Doppler este că radiația trimisă de la sursă se mută departe de receptor staționar, acesta va fi acceptat ca o lungime de undă mai mare, în comparație cu radiații de la aceeași sursă staționară. Dacă sursa se apropie de receptor, lungimea de undă a semnalului înregistrat, în schimb, va scădea.
În 1924, fizicianul sovietic Aleksandr Fridman a prezis că universul se extinde. Datele disponibile în prezent indică faptul că evoluția universului a început cu Big Bang-ul.
acum 15 miliarde de ani Universul a fost un punct
(Punct de singularitate Chemat), care datorită gravitației mai puternice în ea, o temperatură foarte ridicată și densitate legile inaplicabile cunoscute ale fizicii. Conform modelului acceptat al universului este acum începe să se umfle din punctul de singularitate cu creșterea accelerație.
În 1926, a fost primit dovezi experimentale pentru extinderea universului. Astronom american E. Hubble, studiul a folosit un telescop pentru spectrul de galaxii îndepărtate, a descoperit deplasarea spre roșu a liniilor spectrale. Acest lucru a însemnat că galaxiile se îndepărtează una de alta, și o rată de creștere cu distanța. Hubble construit relație liniară între distanța și viteza, asociată cu efectul Doppler (legea Hubble):
unde r - distanța dintre galaxii;
v - viteza de galaxii;
c - a vitezei luminii în vid;
H este constanta Hubble;
Z - deplasare roșu a lungimii de undă, adică, Factorul cosmologică.
valoare constantă Hubble H depinde de timpul scurs de la începutul expansiunii universului până în prezent, și este schimbată în intervalul de la 50 până la 100 km / s · Mpc. In astrofizica, de obicei folosiți N = 75 km / s · MPC.
Precizia de determinare a constantei Hubble este de 0,5 km / s · Mpc.
deplasare roșu Z a lungimii de undă este dată de:
în care: - lungimea de undă a radiației primite de către receptor;
- lungimea de undă de radiații emise de obiect.
Astfel, prin măsurarea amplorii deplasare a liniilor, de exemplu, hidrogen ionizat (H +), în spectrul vizibil, este posibil să se observabilă cu pământ galaxiei determinată de formula (1.2) de deplasare Z sale roșu și, folosind legea lui Hubble (1.1) pentru a calcula distanța până la ea sau rata de eliminare:
Ordinea de performanță
1. Program de apel „Determinarea distanței față de galaxii de pe desktop. Apare în partea monitorului a universului cu nouă galaxii diferite observate de la suprafața Pământului. În partea de sus a ecranului afișează spectrul luminii și lungimi de undă vizibile marker de hidrogen ionizat H +.
2. Mutați cursorul la Galaxy, a declarat profesorul, și apoi faceți clic pe butonul.
3. Scrieți la masa de lungime de undă de măsurare și # 955;. emisă de această galaxie în timpul îndepărtării sale.
4. Se determină valoarea de deplasare la roșu galaxiei cu formula (1.2), și apoi se calculează sau viteza sa de deplasare v sau r distanța sa de formulele (1.3). Setarea obține un profesor.
5. Din formulele (1.4) și (1.5) pentru a calcula eroarea # 916; v și # 916; r:
2. Ceea ce se numește redshiftul cosmologică?
3. Care este efectul Doppler?
4. Formulați legea lui Hubble.
5. Care sunt faptele experimentale sunt acum dovezi de expansiune a universului?
Laborator № 2
Determinarea constantei de dezintegrare radioactivă a izotopilor instabili
Determinarea constantei dezintegrare radioactivă a timpului de înjumătățire măsurat și numărul de atomi care nu sunt rupte.
O toms unor elemente pot în mod spontan (de la sine) să se dezintegreze, devenind în același timp, în atomii altor elemente. Această capacitate se numește radioactivitate naturală.
Legea sub care reduce numărul de atomi nu este rupt elementul se numește legea dezintegrării radioactive și expresia matematică este următoarea:
unde N - numărul de atomi care nu este rupt la momentul t;
Nu - numărul de atomi în timpul t inițial = 0;
# 955; - constanta de degradare radioactivă.
În dezintegrarea nucleelor se produce două tipuri de proces radioactive:
1) # 945; - degradarea asociată cu radiații # 945; - particule: de două ori
atomi de heliu ionizat, încărcat pozitiv.
2) # 946; - degradare asociate cu radiație de electroni negativ
incriminați care apar în momentul colapsului.
Aceste procese sunt însoțite de # 947; - radiații reprezentând unde electromagnetice cu lungimi de undă foarte scurte. Timpul în care jumătate din descompune atomii se numește timp de înjumătățire perioadă T. Este asociat cu constanta dezintegrare radioactivă:
Ordinea de performanță
Faceți clic pe butonul mouse-ului pe pictograma Definirea constantă dezintegrare radioactivă pe desktop-ul calculatorului. Pe ecran apare un nucleu care suferă descompunere radioactive naturale. El este însoțit de o emisie # 946; - particulele (electroni), # 945; - particulele (ionizat dublu atomi de heliu) și electromagnetice # 947; - radiații. După ce particulele sunt eliminate din ecran, este reprezentată în funcție de t.
Este o linie dreaptă, începând de la origine. Rețineți că atomii de la t = 0, numărul nu este dezintegrată N = N0. și după ceva timp numărul nu este dezintegrată atomi scade de 2 ori. Acest punct este marcat pe grafic prin linii punctate corespunde timpului și timpul de înjumătățire al T.
1. Se determină prețul de împărțirea scara de timp pentru izotop instabil. Calculatorul generează o valoare de timp aleatoare, iar acestea sunt aproape niciodată la fel.
2. Se determină perioada de înjumătățire a izotopului T programată în unități de timp ale scării și se înregistrează valoarea din tabelul de dimensiune.
3. Conform formulei (2.2) pentru a calcula constanta de dezintegrare radioactivă L și scrie în tabelul de măsurare.
4. Ia un loc de muncă la un profesor: în ce timp ai nevoie pentru a determina numărul de atomi izotopului nu sunt perturbate.
5. Conform formulei (2.1) pentru a calcula valoarea numărului de atomi care nu sunt dezintegrate N, presupunând că timpul inițial a fost un mol de numărul de atomi în acesta N0 = 6,02 * 23 octombrie mol -1.
6. Rezultatul celor doi ar trebui sa fie Answer: constanta dezintegrare radioactivă și numărul de atomi care nu sunt rupte la timpul t (acest Tutor).