Наука и техника Наука и техника - Свет и спектр
  21.10.2018 г.  
Главная arrow Материализм arrow Космос, бог и вечность arrow Свет и спектр
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Свет и спектр
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
14.10.2010 г.

Если пропустить луч света через прямоугольную щель, а затем через стеклянную трехгранную призму, то, проходя сквозь стекло, световые лучи разных длин волн, то есть разных цветов, входящих в состав солнечного света, испытают различные преломления. Вследствие этого наружу они выйдут под разными углами. Опыт показывает, что, чем короче длина волны, то есть чем больше частота колебаний, тем сильнее отклонится световой луч к основанию призмы. Если теперь поставить на пути образовавшегося светового «веера» белый экран, то мы, очевидно, получим на нем ряд параллельных друг другу изображений щели разных цветов.

Если источник света излучает все длины волн, а вещество призмы пропускает их, на экране возникает сплошная цветная полоска с постепенным переходом цветов от красного и оранжевого через желтый, зеленый и голубой к синему и фиолетовому - так называемый непрерывный спектр. При этом, меньшим частотам будет соответствовать красный конец спектра, а большим - фиолетовый. Пример подобного спектра хорошо известен. Это знакомая всем радуга, которая как раз и представляет собой не что иное, как разложение солнечных лучей в мельчайших водяных каплях.

В других случаях спектры состоят из некоторого, иногда очень большого числа отдельных линий. Их расположение в спектре строго соответствует излучению определенного химического элемента. Спектр - это как бы паспорт химического элемента. Другими словами, каждый химический элемент излучает всегда одни и те же строго определенные длины световых волн. По положению спектральных линий можно судить и о характере движения источника излучения.

Принцип   Допплера

В 1842 году австрийский физик Христиан Допплер высказал предположение, что число звуковых колебаний, приходящих в течение одной секунды от источника звука к приемнику, непосредственно зависит от скорости перемещения источника по отношению к приемнику. Каждому из вас, вероятно, не раз приходилось слышать, как звук свистка приближающегося электровоза кажется высоким, но сейчас же резко понижается, как только электровоз, промчавшись мимо, начинает удаляться. Таким образом, воспринимаемая нами частота колебательного процесса - а ведь звук - это не что иное, как колебания воздуха,- при приближении источника колебаний возрастает, а при удалении - понижается. Почему же это происходит?

Представим себе, что артиллерийское орудие, установленное на борту корабля, стреляет по мишени, расположенной в 10 километрах на берегу, и выпускает шесть снарядов в минуту, то есть производит выстрел каждые 10 секунд. Условимся для простоты, что наши снаряды летят по прямой линии с постоянной скоростью, равной 500 метрам в секунду, и, таким образом, преодолевают расстояние от орудия до мишени за 20 секунд.

Если корабль неподвижен, то первый снаряд попадет в мишень через 20 секунд после начала стрельбы, а последующие один за другим с равными интервалами в 10 секунд. Иными словами, частота попаданий снарядов в мишень будет совпадать с частотой выстрелов.

Но если корабль придет в движение, картина сразу изменится. Представим себе сначала, что корабль приближается к берегу со скоростью 10 метров в секунду. Тогда за время, отделяющее один выстрел от другого, то есть за 10 секунд, корабль подойдет к берегу на 100 метров. Но 100 метров наш снаряд пролетит за 0,2 секунды. Следовательно, в результате сокращения расстояния каждый очередной снаряд будет преодолевать его на 0,2 секунды быстрее предыдущего.

Условимся, что первый выстрел сделан с расстояния 10 километров ровно в 12 часов дня. Тогда первый снаряд попадет в мишень в 12 часов 20 секунд. Второй снаряд вылетит из орудия в 12 часов 10 секунд и попадет в мишень в 12 часов 29,8 секунды. Третий вылетит в 12 часов 20 секунд и достигнет цели в 12 часов 39,6 секунды и т. д.

Таким образом, благодаря приближению корабля интервал времени между попаданиями снарядов в мишень сократится с 10 секунд до 9,8 секунды. В этом случае частота попаданий будет превышать частоту выстрелов.

Если корабль будет двигаться в два раза быстрее, то частота попаданий снарядов в мишень увеличится (интервал сократится еще на 0,2 секунды). При движении корабля в обратном направлении результат окажется противоположным: частота попаданий будет ниже частоты выстрелов.

Приблизительно, то же самое происходит и при распространении звуковых волн и вообще при любом колебательном процессе. А так как свет представляет собой электромагнитные колебания, то при движении источника света, например звезды или галактики, относительно наблюдателя также должно происходить изменение длин воспринимаемых световых волн. При удалении светящегося объекта линии в его спектре сместятся к его красному концу, а в случае приближения – к фиолетовому.

В 1917 году при изучении света, приходящего к нам на Землю от далеких галактик, было обнаружено красное смещение спектральных линий, которое, как мы уже знаем, характерно для тех случаев, когда источник света удаляется от наблюдателя. В дальнейшем красное смещение было обнаружено в спектрах почти всех галактик, за исключением нескольких ближайших к нам. При этом оказалось, что, чем дальше расположена от нас данная галактика, тем больше сдвиг спектральных линий. Все это давало основания предполагать, что почти все известные нам звездные системы удаляются от нас с огромными скоростями, в сотни, тысячи и десятки тысяч километров в секунду, причем более далекие галактики обладают большими скоростями. Другими словами, получалась картина движения галактик, хорошо согласующаяся с теоретическими выводами Фридмана. Правда, впоследствии был предпринят целый ряд попыток объяснить красное смещение не удалением галактик, а какими-либо другими причинами, но ни одна из них не увенчалась успехом.

В настоящее время допплеровская природа красного смещения линий в галактических спектрах может считаться доказанной. В 1955 году было исследовано радиоизлучение водорода от звездной системы, расположенной в области созвездия Лебедя и удаленной от нас на расстояние около 300 миллионов световых лет. При этом оказалось, что красное смещение наблюдается не только в видимой части спектра этого объекта, но и в области радиоволн. Это окончательно убедило ученых в том,   что   явление   красного   смещения   вызвано   реальным движением галактик.

 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam