Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole

Podobné dokumenty
Spektroskopie Slunce. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012

Hamiltonián popisující atom vodíku ve vnějším magnetickém poli:

Jak vyrobit monochromatické Slunce

Fyzika IV. 1) orbitální magnetický moment (... moment proudové smyčky) gyromagnetický poměr: kvantování: Bohrův magneton: 2) spinový magnetický moment

Fotoelektrická měření magnetických a rychlostních polí. Miroslav Klvaňa, Astronomický ústav Akademie věd, observatoř Ondřejov

Charakteristiky optického záření

Zeemanův jev. 1 Úvod (1)

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

3. Totéž proveďte pro 6 8 hodnot indukce při pozorování ve směru magnetického pole. Opět určete polarizaci.

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

Stručný úvod do spektroskopie

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

Šum a jeho potlačení. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

10. Sluneční skvrny. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Sluneční fyzika LS 2007/2008

Světlo x elmag. záření. základní principy

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Polarizace čtvrtvlnovou destičkou

Rovinná monochromatická vlna v homogenním, neabsorbujícím, jednoosém anizotropním prostředí

Úloha č.: XVII Název: Zeemanův jev Vypracoval: Michal Bareš dne Posuzoval:... dne... výsledek klasifikace...

Fluorescence (luminiscence)

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Zeemanův jev. Pavel Motal 1 SOŠ a SOU Kuřim, s. r. o. Miroslav Michlíček 2 Gymnázium Vyškov

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

APO seminář 5: OPTICKÉ METODY v APO

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Koróna, sluneční vítr

7. Rotace Slunce, souřadnice

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Fyzika pro chemiky II

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra

Mezimolekulové interakce

Úvod do laserové techniky

Zeemanův jev. Michael Jirásek; Jan Vejmola Gymnázium Český Brod, Vítězná 616 SPŠE V Úžlabině 320, Praha 10

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

Od kvantové mechaniky k chemii

(1 + v ) (5 bodů) Pozor! Je nutné si uvědomit, že v a f mají opačný směr! Síla působí proti pohybu.

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Atom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 26. březen 2015

Cesta do nitra Slunce

42 Polarizované světlo Malusův zákon a Brewsterův úhel

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Theory Česky (Czech Republic)

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Anizotropie fluorescence

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

2. Difrakce elektronů na krystalu

Elektronový obal atomu

spinový rotační moment (moment hybnosti) kvantové číslo jaderného spinu I pro NMR - jádra s I 0

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie NMR. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Laserové chlazení atomů. Magneto-optická past

Základním praktikum z optiky

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Korekce souřadnic. 2s [ rad] R. malé změny souřadnic, které je nutno uvažovat při stanovení polohy astronomických objektů. výška pozorovatele

Reliktní záření a jeho polarizace. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

(Umělé) osvětlování pro analýzu obrazu

Barevné principy absorpce a fluorescence

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Základy kvantové teorie (OFY042)

Sluneční skvrny od A do Z. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Optika pro mikroskopii materiálů I

Fyzika laserů. 7. března Katedra fyzikální elektroniky.

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Praktikum III - Optika

Základy výpočetní tomografie

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

NMR spektroskopie rádiové frekvence jádra spinovou rezonancí jader spinový moment lichý počet

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

Zdroje optického záření

Vzdálenosti a východ Slunce

4 Přenos energie ve FS

Digitální učební materiál

Záření KZ. Význam. Typy netermálního záření. studium zdrojů a vlastností KZ. energetické ztráty KZ. synchrotronní. brzdné.

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

NMR spektroskopie vysokého rozlišení v kapalné a pevné fázi spinový hamiltonián, typy interakcí, projevy ve spektrech

V mnoha běžných případech v optickém oboru je zanedbáváno silové působení magnetické složky elektromagnetického pole na náboje v látce str. 3 6.

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Transkript:

Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012 Michal Švanda Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR

Vliv na tvar spektrální čáry Dopplerův jev (způsobený systematickým pohybem) Uvažujeme pouze podélný Posun středu spektrální čáry Vliv magnetického pole Atom L totální orbitální moment hybnosti elektronů v obalu S spin J celkový orbitální moment L S, L S +1,...,L+S M J magnetické kvantové číslo J, J+1,, J V případě nulového magnetického pole mají všechny hladiny s různým M J stejnou energii 2

Vliv magnetického pole Magnetické pole degeneraci snímá Landého faktor J ( J +1)+S (S+1) L( L+1) Škáluje posun hladin g=1+ 2J(J +1) Zeemanův jev (slabé pole) Spin-orbitální interakce silnější než externí pole Zachovává se celkový moment L S a L preceduje kolem vektoru J=L+S Paschen-Backův jev (silné pole) Externí pole naruší spin-orbitální interakci, L a S se zachovávají zvlášť Hanleův jev Redukce polarizace atomy v magnetickém poli, pokud byly předtím vystaveny ozářením polarizovaným světlem 3

Zeemanův jev Přechod z hladiny na hladinu: g, g', M, M' Posun vlnové délky Δ λ= e g λ 2 4π c m 0 B, e g =gm g ' M ' Normální Zeemanův jev: S = 0 ΔM J = 1, 0, 1 (Lorentzův) triplet Za speciálních podmínek je triplet možný i pro S ǂ 0 Běžný je anomální Zeemanův jev Multiplet Pro slabá pole jsou ostatní komponenty neviditelné, je tedy možné uvažovat aproximaci tripletem) 4

Zeemanův triplet 5

Zeemanovské rozštěpení 6

Triplet ještě jednou Pro absorpční čáru v opticky tenké vrstvě Podélný (podél pole) pouze rozštěpené kruhově polarizované σ komponenty Příčný (napříč polem) tři komponenty lineárně polarizované, π kolmo k B, σ rovnoběžně s B. Pro emisní čáry Přehozené orientace polarizací Podélný Příčný 7

Pozorovací limity Obecný směr B: všechny tři komponenty, σ elipticky polarizované Kolizní a Dopplerovské rozšíření magnetické pole musí být alespoň 0,15 T (1500 G), abychom mohli něco pozorovat. Polarizace komponent usnadňuje měření rozštěpu 8

Polarizované světlo y E x z E x =ξ x cos φ E y =ξ y cos(φ+ϵ) φ=ω t kz ξ x,ξ y,ϵ plně popisují polarizaci světla Ekvivalent: Stokesovy parametry I=ξ x 2 +ξ y 2 Q=ξ x 2 ξ y 2 U =2ξ x ξ y cos ϵ V =2 ξ x ξ y sin ϵ I 2 =Q 2 +U 2 +V 2 9

Stokesovy parametry pro obecné světlo Světlo není monochromatické, realizuje se více polarizačních stavů. Stokesovy parametry svazku pak jako statistické průměry I= ξ x 2 +ξ y 2 Q= ξ x 2 ξ y 2 U =2 ξ x ξ y cos ϵ V =2 ξ x ξ y sin ϵ Nepolarizované světlo: fáze ε rovnoměrně mezi 0 a 2π a nekorelované s ξ x a ξ y Q = U = V = 0. Částečná polarizace: stupeň polarizace P P= Q2 +U 2 +V 2 I 2 10

Stokesovy profily, polarimetrie Na tabuli 11

Měření magnetických polí Magnetooptické filtry vše najednou Skenování spektrální čáry, polarizace pomáhá Měření v křídlech spektrální čáry, výběr sigma komponent λ/4 destičkou, měření rozštěpu 12

Měření vektorového magnetického pole Inverzí polarigramů 13

Měření rychlostí klasicky Natočením destičky se posune čára tak, aby se vyrovnal signál na fotonásobičích měřících intenzitu ve spektru čáry Rychlost je úměrná úhlu natočení v~ c D 0 Používá se ve skenovacích magnetografech, signál se rychle vyhodnocuje 14

Dopplergramy Dnes: více pozic ve spektrální čáře (MDI, HMI), ideálně skenováním spektrální čáry Celodiskové mapy dopplerovské komponenty rychlosti 15

Horizontální rychlosti tracking Ze sekvence pozorování Stejným přístrojem Stejné místo na Slunci Pokud možno rovnoměrná kadence Feature tracking Trasování jednotlivých struktur Local Correlation Tracking Korelace oblastí, princip nejlepší shody Ball Tracking Rozhození míčů do údolí jasové mapy, řeší se pohybová rovnice, míče sledují pohyb údolí. Dále mají moment hybnosti robustní vůči výpadku snímků ve sekvenci. 16

Sekvence pozorování 17

Local Correlation Tracking Princip nejlepší shody Vyhodnocuje se korelace jako funkce (x,y), hledá (fituje) se pozice, na níž je korelace maximalizována Volba míry korelace 18

LCT proudění plazmatu pod filamentem před erupcí po erupci 19