Bazele spectroscopiei, curs de astronomie.
M 33 de Mihai Barbu
22 ianuarie 2024
Proiector solar confecționat de către Zoli Deak
26 ianuarie 2024
Data publicării 23 ianuarie 2024
Miercuri 17 ianuarie 2024 am desfășurat o sesiune de curs cu o foarte interesantă prezentare intitulată: ”Bazele spectroscopiei”, din cadrul cursului de inițiere în astronomie.
Spectroscopia astronomică este un puternic domeniu al astronomiei care folosește tehnicile spectroscopiei pentru măsurarea spectrului radiațiilor electromagnetice, inclusiv lumina vizibilă, razele ultraviolete, razele X, undele infraroșii și undele radio emise de către stele și de alte obiecte cerești.
Am început cu puțină istorie, cu niște nume care au rămas în istoria științei și a astronomiei:
Christiaan Huygens care la 1690 în al său ”Traite de la Lumiere” a formulat teoria ondulatorie a luminii, susținând că lumina are caracter de undă și se reflectă, refractă, difractă și interferează.
Isaac Newton care între 1670 și 1672 a studiat refracția luminii demonstrând că o prismă de sticlă descompune lumina albă în spectrul de culori, pe care l-a denumit ”spectrum” adică ”apariție fantomatică”.
Imediat am trecut la criza fizicii din secolul al XIX-lea și începutul secolului XX, atunci când teoriile din fizică postulau că undele luminoase au nevoie de un mediu prin care să se deplaseze (la fel cum undele sonore au nevoie de un mediu precum apa sau aerul) dar nu puteau să explice cum ajunge lumina de la stele pe Pământ prin vidul din Univers.
Așa am ajuns la postulatul care susținea că vidul conține un mediu denumit ”eter luminifer” prin care se deplasează undele luminoase și la celebrul experiment al lui Michelson și Morley din anul 1887 prin care s-a încercat să se demonstreze existența acestui eter cu ajutorul unui dispozitiv care ulterior a rămas cunoscut ca interferometrul Michelson-Morley. Deși experimentul a rămas în istoria fizicii ca unul dintre cele mai celebre experimente ratate, a demonstrat că ”eterul luminifer” nu există.
Criza fizicii s-a adâncit și mai mult până în anul 1905 când Albert Einstein publică patru articole științifice despre: efectul fotoelectric, mișcarea browniană, echivalența dintre masă și energie – celebra E = mc2 și teoria relativității restrânse.
În explicarea efectului fotoelectric el a propus că lumina se compune din fotoni (cuante de lumină) susținând că lumina are caracter corpuscular.
Pentru ca în 1924 Louis de Broglie să postuleze în lucrarea sa de doctorat teoria cuantică ce susține că particulele de materie (protonii, electronii) au proprietăți de undă/ondulatorii, ceea ce a rămas în istoria fizicii ca ”dualitatea undă-particulă” sau ”dualitatea undă-corpuscul”, rezolvând astfel criza fizicii.
Nu în ultimul rând a fost menționată teoria mecanic-cuantică a structurii atomului, contribuțiile esențiale ale lui Max Planck (considerat părintele mecanicii cuantice) și a sa constantă a lui Planck, Werner Heisenberg cu Principiul Incertitudinii și Erwin Schrodinger cu ecuația de undă, ecuația fundamentală a mecanicii cuantice ce corelează caracteristicile de corpuscul ale electronului cu cele ondulatorii.
Apoi am discutat despre descompunerea spectrală, nivelele de energie în atom și formarea spectrelor, recunoasterea spectrelor continue, de absorbție și de emisie, dar mai ales aplicațiile spectroscopiei în astronomie: determinarea compoziției chimice și a temperaturii de suprafață, a densității, masei și luminozității stelelor și a altor obiecte cerești precum și măsurarea vitezei de deplasare și a distanțelor până la stele, galaxii și quasari.
Cursul este organizat în parteneriat cu Universitatea din București și Institutul de Cercetare al Universității din București (ICUB).
Text si foto de Cristian-Mircea Stancu
1 Comment
Sunt incantat de prezentarea de astazi si abia astept sa aplic aceste cunostinte in observatiile mele astronomice viitoare. Data publicarii 23 ianuarie 2024 este inca departe, dar sunt sigur ca zece ani vor trece repede si ca vom avea multe descoperiri interesante in domeniul spectroscopiei si al astronomiei in general. Multumesc pentru prezentarea excelenta si astept cu nerabdare urmatorul curs despre spectroscopie astronomica!