Abszorpciós spektrumvonalak alakja. Vonalak eredete (ld. előző óra)

Hasonló dokumentumok
5. Atmoszférák. z I λ. z κ λ

Abszorpció, emlékeztetõ

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

2, = 5221 K (7.2)

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Fermi Dirac statisztika elemei

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Modern fizika laboratórium

Newton kísérletei a fehér fénnyel. Sir Isaac Newton ( )

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpciós spektroszkópia

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

FOTOKÉMIAI REAKCIÓK, REAKCIÓKINETIKAI ALAPOK


Modern Fizika Labor Fizika BSC

Hőmérsékleti sugárzás

Elektronspin rezonancia

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

A hőmérsékleti sugárzás

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

A Mössbauer-effektus vizsgálata

Modern fizika laboratórium

1. Az üregsugárzás törvényei

Z bozonok az LHC nehézion programjában

2. ZH IV I.

Abszorpciós fotometria

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 12. Infravörös spektroszkópia

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Az elektromágneses hullámok

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Forró gázok spektruma emissziós sp. Abszorpciós spektrum: fényelnyelés

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Szilárd testek sugárzása

Mit értünk a termikus neutronok fogalma alatt? Becsüljük meg a sebességüket 27 o C hőmérsékleten!

2.ea Fényforrások. Nagynyomású kisülő lámpák OMKTI

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

A hőmérsékleti sugárzás

A lézer alapjairól (az iskolában)

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Adatmodellez es, f uggv enyilleszt es m arcius 12.

Modern fizika vegyes tesztek

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Abszorpciós fotometria

Kvantumos információ megosztásának és feldolgozásának fizikai alapjai

Elektronspinrezonancia (ESR) - spektroszkópia

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVIII-a, Cluj-Napoca Proba teoretică, 1 iunie II. Feladat: Lézer (10 pont)

Feketetest sugárzás. E = Q + W + W sug. E = Q + W + I * dt. ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan (XI.

Az expanziós ködkamra

1. ábra. 24B-19 feladat

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

A kanonikus sokaság. :a hőtartály energiája

PÁPICS PÉTER ISTVÁN CSILLAGÁSZATI SPEKTROSZKÓPIA HF FELADAT: egy tetszőleges nyers csillagspektrum választása, ábrakészítés IDL-ben (leírása az

AZ INSTACIONER HŐVEZETÉS ÉPÜLETSZERKEZETEKBEN. várfalvi.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Szilárdtestek sávelmélete. Sávelmélet a szabadelektron-modell alapján

Kémiai reakciók sebessége

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Modern Fizika Labor Fizika BSC

2015/16/1 Kvantummechanika B 2.ZH

Színképelemzés. Romsics Imre április 11.

Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.

Elektronok mozgása nanostruktúrákban 2-D elektrongáz, kvantumdrót és kvantumpötty

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET) Modern Biofizikai Kutatási Módszerek

A kémiai kötés eredete; viriál tétel 1

Kvantummechanika gyakorlat Beadandó feladatsor Határid : 4. heti gyakorlatok eleje

Mérés és adatgyűjtés

Bevezetés az algebrába 2

Spektroszkópia III. Szabó Gábor egyetemi tanár, SZTE Optikai Tanszék

Kvantummechanika. - dióhéjban - Kasza Gábor július 5. - Berze TÖK

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 8. Alkáli spektrumok

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

Átírás:

Abszorpciós spektrumvonalak alakja Vonalak eredete (ld. előző óra) Nagysága Kiszélesedése Elem mennyiségének becslése a vonalerősségből

Elemi statfiz Boltzmann-faktor: Megadja egy állapot súlyát a sokaságban g : degenerációs faktor Állapot valószínűsége Állapotösszeg: g e E k B T P(E i ) = g i e Z = i Z E i k B T g i e E i k B T

Különböző gerjesztettségi szintek Milyen arányban van két energiaszint betöltve T hőmérsékleten? E N b = g b k be B T N a g a e Ea k B T = g (E b b Ea) k e B T g a A betöltöttségi arány az energiák különbségétől függ. És persze a degenerációs faktortól

Hőmérsékleti eloszlás gázban Maxwell Boltzmann-eloszlás: f (p) = ( ) 3 1 2 e p2 2mkT 2πmkT Vannak p -nál jóval nagyobb impulzusú atomok is. Ezek ütközéskor képesek lesznek ionizálni.

Saha-egyenlet Milyenek az ionizációs arányok egy T hőmérsékletű gázban? i. ionizációs szinten levő atomok száma: N i i. ionizációs energia: χ i elektronsűrűség: n e elektron tömege: m e itt a korábbi E b E a -nak χ i felel meg. N i+1 = 2Z ( ) 3 i+1 2πme k B T 2 χ i e N i n e Z i h 2 k B T súlyozni kell a T hőmérsékletű szabad elektronok energiaeloszlásával

Arányok kiszámítása a Saha-egyenletből N 2 Nössz = N II Nössz = N 2 N 1 + N 2 N II N I + N II = N II/N I 1 + N II /N I N I Nössz = N 2/N 1 1 + N 2 /N 1 1 1 + N II /N I

H ionok száma T függvényében

Gerjesztett H atomok aránya Két versengő folyamat lesz T növekedésével: a gerjesztett elektronok száma nő az ionizált atomok száma nő következésképp a gerjesztett elektronok száma egy idő után megint csökken Viszont az ionizált atomok már nem lehetnek gerjesztett állapotban!

Vonalak erőssége T függvényében

Megengedett és tiltott átmenetek Megengedett átmenetek: A gerjesztett elektron spontán emisszióval fotont bocsát ki és legerjesztődik laborkörülmények között! Tiltott átmenetek az átmenet valószínűsége nagyon kicsi, de P > 0 a gerjesztett szint élettartama nagyon hosszú normál nyomáson a gáz atomjai gyakran ütköznek az ütközés jóval gyakoribb, mint a spontán emisszió az elektron nem emisszióval fog legerjesztődni

Természetes vonalkiszélesedés Heisenberg-féle határozatlansági reláció E t Tekintsük t-t az állapot élettartamának i f átmenet energiája bizonytalan lesz vonatkozó λ is szórni fog Optikai tartományban λ 10 5 nm ( λ λ2 1 + 1 ) 2πc t i t f

Doppler-kiszélesedés A csillag fotoszférája forró gáz atomok sebessége Maxwell Boltzmann-eloszlású legvalószínűbb sebesség: v = Doppler-eltolódás: λ λ 2k B T m = v c λ 2λ 2kB T c m Optikai tartományban, törpecsillagok esetében (T 5-6000 K) λ 10 2 nm Turbulens áramlások szerepe λ 2λ 2kB T c m + v 2 turb

Nyomás okozta kiszélesedés Ütközéskor a közeli ion elektromos tere befolyásolja az atomi szinteket. Plazmában kb. mint egy átlagos elektromos tér hatása Nagyon sok minden számít: atomok, ionok, különböző elemek, ionizációs szint, elektrongáz Lorentz-profil: csillapított harmonikus oszcillátor sugárzása ütközések között eltelt idő eredmény Lorentz-profil szélességére t 0 = l v = 1 1 nσ 2kB T /m λ λ2 c nσ 2kB T π m

Voigt-profil Valójában a vonalprofil a Doppler- és Lorentz-profil kombinációja Doppler-mag csillapítási szárnyak

Abszorpciós vonalak erősségének jellemzése az erősséget a kontinuumhoz képest mérjük ekvivalens szélesség (equivalent width) Fc F λ EW = dλ F c az a szélesség, ami a kontinuumot integrálva ugyanannyi fluxust adna, mintha a vonalat integráljuk ki EW független a fényességtől és a spektrális felbontástól de vajon mi a kontinuum?

A növekedési görbe Hogyan függ az ekvivalens szélesség az egyes elemek, ionok számától? modellezhető numerikusan meghatározható oszlopsűrűség: [N a ] = m 2 log N a és log EW közötti összefüggés

A növekedési görbe szakaszai Mitől függ a görbe menete? kezdetben lineáris: kevés,,szennyező atom ln N a szakasz a vonal közepe optikailag sűrű, szinte lemegy 0-ba,,teĺıtődési jelenség a görbe kilaposodik N a szakasz a nagy nyomás miatt a vonal szárnyaiban is egyre erősebb abszorpció

Általánosított növekedési görbe A mérés pontosítása érdekében több vonalat nézünk csak azonos kiindulási energiaszinthez tartozó átmenetek! minden vonalra lemérjük EW-t f : az adott vonaltól függő paraméter ( f Na λ log N a = log 500 nm ) }{{} ezeket lehet leolvasni ( ) f λ log 500 nm

Fémesség (metalicitás) Mennyire dúsult fel a csillagot alkotó anyag nehéz (> He) elemekkel? minden csillagban van primordiális He a csillagok nem keverednek fel! (fősorozaton, kis tömegeknél) a fotoszférában a csillag eredeti anyaga található normált tömegekre feĺırva a metalicitás Z 1 = X + Y + Z H + He + M más definíció, egyedi elemekre [ ] (NFe /N H ) [Fe/H] = log 10 (N Fe /N H ) Nap fémessége: Z = 0,02 és [Fe/H] = 0 [dex]

Lick-indexek Az ekvivalens szélesség definíciójában mi a kontinuum? Expliciten megadjuk, hogy milyen tartományokon kell integrálni a szárnyakon előre definiált intervallumon átlagolunk F = 1 λ2 F λ dλ (λ 2 λ 1 ) λ 1 a kontinuum a kettőt összekötő vonal

Lick-indexek Lick-indexet definiáló integrál EW = van, hogy magnitúdóban adjuk meg λ2 λ 1 ( 1 F ) Iλ dλ F Cλ [ 1 Mag = 2,5 log 10 (λ 1 λ 2 ) λ2 λ 1 ] F Iλ dλ F Cλ

Spektrumok és magnitúdók [S λ ] = erg sec cm 2 Å [S ν ] = Jy = 10 26 W m 2 Hz = erg 10 23 cm 2 Hz a képalkotó CCD detektor nem energiát mér, hanem fotonokat számol! E = hν = hc λ CCD-vel mérhető magnitúdók: nem energiafluxusból, hanem fotonfluxusból a CCD előtt van egy színszűrő a CCD és a színszűrő együttes átviteli hatásfoka r(λ)

Szintetikus magnitúdók Fotonfluxus: F = AB-magnitúdók Sν (ν) r (ν) 1 ν dν Sλ (λ) r (λ) λ dλ r (ν) 1 ν dν = F = c r (λ) 1 λ dλ S λ = S ν c λ 2 konstans 3631 Jy spektrumú forrást vesz alapul az ilyen spektrumú forrás minden magnitúdója 0 normálása: m(ab) = V m(ab) = 2,5 log 10 F 48,6 más magnitúdórendszerekhez egyedileg kell kalibrálni