nghiên cứu và thiết kế hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn takahashi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Hồng Hiếu Đạt NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ KẾT HỢP VỚI KÍNH THIÊN VĂN TAKAHASHI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành Phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM KHOA VẬT LÝ Hồng Hiếu Đạt NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ KẾT HỢP VỚI KÍNH THIÊN VĂN TAKAHASHI Ngành: VẬT LÝ Mã số: 105 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts Cao Anh Tuấn Thành Phố Hồ Chí Minh – 2013 LỜI CÁM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn này, nhận nhiều quan tâm động viên, giúp đỡ tận tình quý thầy cô, bạn bè gia đình Xin cho phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: TS Cao Anh Tuấn - người trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt thực luận văn, giúp có kiến thức mặt chuyên môn kiến thức thực tế trình thực khóa luận Quý thầy, cô khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm TP.HCM truyền đạt cho kiến thức bổ ích suốt trình học tập trường Quý thầy, cô phản biện hội đồng chấm luận văn đọc có nhận xét quý giá luận văn Anh Nguyễn Phước – người cộng với tôi, giúp đỡ nhiều suốt trình nghiên cứu xây dựng hệ phổ kế Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ lúc gặp khó khăn Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 HỒNG HIẾU ĐẠT MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU TỔNG QUAN 11 Chương 1: LÝ THUYẾT THIÊN VĂN ĐẠI CƯƠNG 13 1.1 Thiên cầu đường, điểm thiên cầu .13 1.2 Các hệ tọa độ .14 1.3 Các đại lượng thiên văn .17 1.4 Sao 18 1.4.1 Giới hạn Chandrasekhar 18 1.4.2 Sự tiến hóa 19 1.4.3 Giản đồ Hertzsprung – Russel 20 1.5 Quang phổ 20 Chương 2: GIỚI THIỆU CÁC CÔNG CỤ, THIẾT BỊ 23 2.1 Máy quang phổ 23 2.2 Kính thiên văn Takahashi 24 2.3 Thiết bị tích điện kép (CCD) .24 2.3.1 Khái niệm 24 2.3.2 Cấu tạo .25 2.3.3 Nguyên tắc hoạt động .26 Chương 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ PHỔ KẾ 27 3.1 Mục tiêu .27 3.2 Tiến trình xây dựng hệ phổ kế 27 Chương 4: KẾT QUẢ CHỤP ẢNH 36 4.1 Kết chụp phổ .36 4.2 Kết chụp ảnh 38 Chương 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM IRAF 40 5.1 Giới thiệu .40 5.2 Ứng dụng .40 5.2.1 Đo cấp .40 5.2.2 Xử lý ảnh phổ 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC CÁCH TỬ NHIỄU XẠ – MÁY QUANG PHỔ CÁCH TỬ NHIỄU XẠ 71 PHỤ LỤC CÁCH TỬ PHẢN XẠ 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Thiên cầu đường, điểm thiên cầu 11 Hình 1.2: Hệ tọa độ chân trời 12 Hình 1.3: Hệ tọa độ xích đạo 13 Hình 1.4: Hệ tọa độ hoàng đạo 13 Hình 1.5: Thị sai hàng ngày 14 Hình 1.6: Thị sai hàng năm 14 Hình 1.7: Sơ đồ giả thiết trình tiến hóa 16 Hình 1.8: Giản đồ Hertzsprung – Russel 17 Hình 1.9: Các loại quang phổ với hệ tán sắc cách tử nhiễu xạ 18 Hình 1.10: Các loại quang phổ với hệ tán sắc lăng kính (Copyright © 2005 Pearson Prentice Hall, Inc.) 19 Hình 2.1: Sơ đồ máy quang phổ lăng kính 20 Hình 2.2: Kính thiên văn Takahashi 21 Hình 2.3: CCD 21 Hình 2.4: Cấu tạo CCD 22 Hình 2.5: Cấu tạo pixel 22 Hình 2.6: Quá trình electron điểm ảnh chuyển đến phận đọc giá trị 23 Hình 3.1: Máy quang phổ phòng thí nghiệm trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh 24 Hình 3.2: Ảnh phổ đèn thủy ngân chụp webcam 25 Hình 3.3: Hệ phổ kế phác họa 26 Hình 3.4: Hệ thống đế đỡ 28 Hình 3.5: Hệ phổ kế hoàn chỉnh 29 Hình 3.6: Mô hình hệ phổ kế cách tử phản xạ 30 Hình 3.7: Hệ phổ kế có hệ tán sắc đĩa CD 31 Hình 3.8: Hệ phổ kế CD kết hợp với webcam 32 Hình 3.9: Phổ đèn thủy ngân phòng thí nghiệm chụp webcam kết hợp với hệ phổ kế hình 3.8 32 Hình 4.1: Quang phổ ánh sáng Mặt Trời (trong đó, vạch tối đánh số thứ tự đặc trưng cho nguyên tố) 33 Hình 4.2: Phổ đèn Natri phòng thí nghiệm chụp webcam kết hợp với hệ phổ kế hình 3.1 34 Hình 4.3: Phổ Mặt Trăng chụp CCD kết hợp với hệ phổ kế hình 3.5 34 Hình 4.4: Phổ đèn Natri phòng thí nghiệm chụp webcam kết hợp với hệ phổ kế hình 3.8 34 Hình 5.1: Tìm stddev FWHM 38 Hình 5.2: Bảng thông số lệnh tvmark 40 Hình 5.3: Các đánh dấu 41 Hình 5.4: Các thông số lệnh qphot 42 Hình 5.5: Nội dung tập tin saohoanchinh.fits.mag.1 43 Hình 5.6: Nội dung tập tin ccdphot.txt 44 Hình 5.7: Các thông số lệnh appall 51 Hình 5.8: Đồ thị ảnh pho.fits 52 Hình 5.9: Một đỉnh phổ sau zoom trái zoom phải 53 Hình 5.10: Khẩu độ đỉnh phổ xác định 54 Hình 5.11: Khẩu độ đỉnh phổ xác định 54 Hình 5.12: Phông đỉnh phổ xác định 55 Hình 5.13: Phông đỉnh phổ xác định 56 Hình 5.14: Các vị trí đo đường làm khớp (lúc bậc 2) 57 Hình 5.15: Đường làm khớp lúc bậc 58 Hình 5.16: Đường làm khớp bậc sau xóa bớt vị trí (chỗ đánh dấu x) 58 Hình 5.17: Đồ thị phổ trích xuất 59 Hình 5.18: Đồ thị phổ 61 Hình 5.19: Các đỉnh phổ dán nhãn 62 Hình 5.20: Dùng lệnh :order làm khớp vị trí đánh dấu 62 Hình 5.21: Bảng thông số lệnh refspec 63 Hình 5.22: Vị trí cường độ vạch phổ xác định 64 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tóm tắt sơ lược loại quang phổ 17 Bảng 4.1: Danh mục ảnh đo cấp 36 Bảng 5.1: Các bước đo cấp IRAF 38 Bảng 5.2: Danh mục kết đo cấp 46 Bảng 5.3: Các bước xử lý phổ IRAF 51 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Từ cổ chí kim, người ta muốn khám phá vạn vật xung quanh, muốn tìm hiểu cấu thành vận động chúng Điều đưa đến việc đời loạt giả thuyết việc cấu thành vận động vũ trụ, để sau định luật vạn vật hấp dẫn Newton xuất giành thắng lợi hoàn toàn Từ sau, với phát triển không ngừng khoa học mặt kỹ thuật công nghệ, người ta tiến xa việc nghiên cứu tìm hiểu vũ trụ Con người đặt chân lên Mặt Trăng, phóng phi thuyền vào không gian để thám hiểm đưa vào không gian kính thiên văn để phục vụ cho việc quan sát, … Việc nghiên cứu không ngừng đó, thiên văn học ngày đạt thành tựu lớn lao Không việc tìm hiểu nguồn gốc vũ trụ mà việc xác định thành phần vật chất hành tinh sống có tồn hay không?… Bởi người ta muốn tìm kiếm văn minh khác hành tinh xanh thân yêu – Trái Đất Vậy người biết có mặt nguyên tố H, He, C, … Mặt Trời? Làm biết Hỏa tinh – nơi mà đồn đại có sống – chứa đầy khí CO, N, Ag, …? Câu trả lời tìm thấy nhờ vào đời hệ phổ kế tiên tiến thiết bị phân tích phổ đại ngày hoàn thiện Điều đưa đến với luận văn này: Nghiên cứu thiết lập hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn Takahashi Nhằm mục đích chế tạo hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn Takahashi để thu nhận tín hiệu phổ từ hành tinh, để từ nghiệm lại có mặt H hành tinh vũ trụ Và lí đề tài chọn Mục đích Tìm hiểu, thiết kế chế tạo hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn Takahashi để chụp ảnh phổ thiên thể Đối tượng Sử dụng kính Takahashi, CCD (Charge Couple Device – Thiết bị tích điện kép) ST7, hệ phổ kế tự tạo để chụp ảnh phổ thiên thể phần mềm IRAF để xử lý phổ Phạm vi nghiên cứu Tiến hành xây dựng hệ phổ kế dựa kiến thức học Dùng hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn Takahashi CCD để chụp ảnh phổ thiên thể Sau dùng phần mềm IRAF để xử lý phổ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Việc thu nhận phổ nguyên tố có ý nghĩa thực tiễn vô quan trọng Với tín hiệu phổ thu từ hệ phổ kế đại, thông qua việc xử lý máy phân tích phổ ngày hoàn thiện, ta biết hàm lượng thành phần nguyên tố có mặt hành tinh Để biết cấu thành vật chất điều kiện môi trường Điều góp phần không nhỏ việc nghiên cứu, tìm tòi hành tinh mang sống, mà mang vai trò lớn lao hơn: sở thực nghiệm kiểm nghiệm cho lý thuyết hình thành phát triển vũ trụ - thuyết Big Bang Trích xuất phổ: Bước ta không cần làm lại, ta làm phía với hình pho.fits Cho nên ta cần để tham số reference lệnh apall hình pho.fits IRAF tự động trích xuất độ hình thuyngan.fits cho ta theo thang hình tham khảo pho.fits Với bước trích xuất phổ ta làm sau: - Ta kiểm tra chỉnh sửa thông số lệnh apall cách gõ epar apall, bảng thông số Ta chỉnh sửa thông số sau: references pho.fits (là hình phổ ta trích xuất) interactive no (lúc ta không cần tương tác với hình pho.fits nữa, tất ta chỉnh sửa, trích xuất nằm thư mục database – thư mực tạo tự động lệnh apall) Bước edit no trace no fittrace no background none (tham số mục EXTRACTION PARAMETERS) - Với hình ảnh chụp đươc đèn thủy ngân, ta gõ: + apall thuyngan.fits (giả sử hình ảnh ta thuyngan.fits)  liệu phổ đèn thủy ngân tạo có tên thuyngan.ms.fits lưu thư mục database Xác định độ phân giải bước sóng - Ta dùng lệnh identify, ta gõ: + identify thuyngan.ms.fits  lúc đồ thị xuất hình bên: Hình 5.18: Đồ thị phổ - Để tùy chỉnh độ rõ đỉnh phổ nhỏ hình ảnh vừa xuất hiện, ta làm sau: + nhấn “w” “t”: để zoom phần phổ phía + nhấn “w” “b”: để zoom phần phổ phía + nhấn “w” “j”: để zoom vùng từ vị trí chuột sang phía bên phải + nhấn “w” “k”: để zoom vùng từ vị trí chuột sang phía bên trái - Sau đó, để dán nhãn cho đỉnh phổ trên, ta làm sau: + Đặt vị trí trỏ chuột lại đỉnh phổ ta muốn nhấn “m”, lệnh identify tính toán trọng tâm cho đỉnh phổ đầu đỉnh phổ xuất hiên gạch thẳng đứng hình bên + Sau xuất dòng lệnh, ta điền vào giá trị tên bước sóng nhấn “enter” Ví dụ: 5893Hg + Sau đó, ta gõ lệnh :labels both “enter” tất đỉnh phổ dán nhãn hình Nhãn giá trị bước sóng đỉnh phổ Hình 5.19: Các đỉnh phổ dán nhãn - Tiếp theo, hình vẽ khác xuất Ta lại dùng lệh :order bên để làm khớp vị trí đánh dấu Sau đó, nhấn “q” để thoát Hình 5.20: Dùng lệnh :order làm khớp vị trí đánh dấu Gán kết ảnh thuyngan.fits sau xử lý vào tham số reference lệnh refspec Lưu ý, đặt tham số ignorea “no” để trống hai tham số sort group Hình 5.21: Bảng thông số lệnh refspec Áp dụng kết - Giả sử ảnh ta moon.fits, ta dùng lệnh dispcor để áp dụng: + dispcor moon.fits moon1.fits (moon1.fits tên ảnh moon.fits) - Mở ảnh moon1.fits lên lệnh splot + splot moon1.fits Bước - Trong hình vừa xuất ta thấy có đỉnh hướng xuống, 10 đỉnh hấp thụ phổ ta cần xác định + Chọn đỉnh với vị trí bước sóng xác định + Nhấn “e” hai vị trí hai bên chân đỉnh hấp thụ đó, IRAF tự động đo đạc cho ta độ rộng vạch phổ  Khi nhìn trị số “center” ta biết vạch vạch nhìn trị số “eqw” để biết cường độ vạch Hình 5.22: Vị trí cường độ vạch phổ xác định KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phía toàn trình nghiên cứu kết thu Có thể chưa thực thành công việc tạo hệ phổ kế để chụp ảnh phổ thiên thể, công trình bước sở, bước đệm vững cho công trình nghiên cứu sau nhằm xây dựng hệ phổ kế hoàn chỉnh để chụp ảnh thiên thể Mặt khác, tháng 11/2013 tới đây, chiêm ngưỡng chổi cực lớn kỷ nhà thiên văn học Nga phát có tên ISON Hi vọng đến lúc hệ phổ kế hoàn chỉnh đem ứng dụng để chụp ảnh phổ chổi này, để nghiên cứu phân tích thành phần Hơn nữa, công trình nghiên cứu việc sử dụng phần mềm IRAF để xử lý phổ thiên thể xem tài liệu tham khảo tảng hữu ích cho muốn tiếp tục nghiên cứu trình xử lý phổ phần mềm Từ đó, có kiến nghị sau: - Thứ nhất: tiếp tục nghiên cứu xây dựng một hệ phổ kế hoàn chỉnh để chụp ảnh phổ thiên thể, mà đặc biệt chổi xuất vào tháng 11/2013 Sau dùng phần mềm IRAF để xử lý thông tin - Thứ hai: tiếp tục nghiên cứu, tìm hiểu để biết thêm ứng dụng khác phần mềm hữu ích xử lý liệu thiên văn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Phùng Quốc Bảo (2007), Quang học sóng (bản dịch Tiếng Việt), NXB Giáo Dục [2] Trần Quốc Hà (2008), Giáo trình Thiên Văn Học Đại Cương, Ban ấn phát hành nội Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Hữu Mẩm (2012), Luận Văn Tốt Nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [4] Hoàng Nam Nhật (2006), Cơ học đại cương – Từ Aristotle đến Newton, NXB Giáo Dục [5] Nguyễn Phước (2011), Luận Văn Tốt Nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [6] Nguyễn Thị Thếp (2008), Lịch sử vật lý, Ban ấn phát hành nội Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [7] Hoàng Hữu Thư - Phan Văn Thích - Phạm Văn Thiều (2009), Cơ sở vật lý – tập 6: Quang học vật lý lượng tử (bản dịch Tiếng Việt), NXB Giáo Dục [8] Nguyễn Trần Trác - Diệp Ngọc Anh (2006), Quang Học, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [9] Phạm Viết Trinh - Nguyễn Đình Noãn (2007), Giáo trình thiên văn, NXB Giáo Dục Tiếng Anh: [10] Wako Aoki (10/2008), Data reduction of echelle spectra with IRAF - version 1.1, National Atronomical Observatory of Japan [11] Sϕren S Larsen (3/2011), IRAF notes for Observational Astrophysics I [12] Phil Massey - Frank Valdes - Jeannette Barnes (04/1992), A User’s Guide to Reducing Slit Spectra with IRAF [13] Tomaz Zwitter - Ulisse Munari (2000), An introduction to analysis of single dispersion spectra with IRAF, Osservatori Astronomici di Padova e Asiago, Dipartimento di Astronomia dell'Università di Padova Internet: [14] http://vi.wikipedia.org/wiki/Lịch_sử_thiên_văn_học [15] http://www.cticomvn.com/tu-van-ky-thuat/tu-van-ky-thuat/cong-nghe-super had-ccd-voi-camera-giam-sat.html [16] http://www.twilightlandscapes.com/IRAFtutorial/index.html PHỤ LỤC CÁCH TỬ NHIỄU XẠ – MÁY QUANG PHỔ CÁCH TỬ NHIỄU XẠ 1.Cách tử nhiễu xạ - Nguyên tắc tán sắc cách tử nhiễu xạ: + Chiếu vuông góc tới cách tử (góc tới 0) chùm tia ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, ta quan sát số vân sáng có màu sắc đơn sắc – cực đại giao thoa – với góc ló i thỏa: 𝑠𝑖𝑛𝑖 = 𝑘 𝜆 = 𝑘 𝑛 𝜆 𝑙 (P1.1) (với n = 1/l gọi chu kỳ không gian cách tử hay số khe đơn vị chiều dài cách tử) + Còn ta chiếu vuông góc tới cách tử chùm sáng trắng có λ từ 0,38μm đến 0,76 μm vân sáng thứ k – vân sáng bậc k hay cực đại giao thoa thứ k – trở thành dãy sáng màu phân bố liên tục gồm bảy màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím với góc ló i thỏa (P1.1)  Như vậy, cách tử phân tách thành phần đơn sắc thành phần ánh sáng đa sắc - ánh sáng trắng (sự tán sắc) Quang phổ bậc Quang phổ bậc Chùm sáng trắng tới Quang phổ bậc Quang phổ bậc -1 Quang phổ bậc -2 Hình P1.1: Sự tán sắc cách tử - Một số đặc trưng: + Độ tán sắc cách tử: khả cách tử tách thành phần đơn sắc chùm sáng đa sắc chiếu chùm sáng tới cách tử, định nghĩa công thức: ∆𝜃 ∆𝜆 (P1.2) 𝑘 𝑙 𝑐𝑜𝑠𝜃 (P1.3) 𝐷= đó: ∆𝜃 khoảng cách góc vạch phổ có bước sóng chênh ∆𝜆 Và tính theo công thức: 𝐷= đó: k bậc quang phổ; l chu kì cách tử; 𝜃 góc ló tia nhiễu xạ qua cách tử so với phương tia tới + Năng suất phân giải cách tử: khả phân biệt hai vạch có bước sóng λ λ’ gần nhau, định nghĩa công thức: 𝑅= đó: 𝜆̅ ∆𝜆 (P1.4) 𝜆̅ bước sóng trung bình hai bước sóng λ λ’, |λ - λ’| = ∆𝜆: khoảng cách phổ nhỏ hai vạch phân biệt Và tính theo công thức: R = N.k (P1.5) đó: N số khe cách tử - Một số đặc điểm phổ: + Quang phổ cách tử có nhiều bậc, bậc nằm trung tâm Bậc lớn quang phổ rộng (độ tán sắc lớn) + Trong bậc phổ, trừ quang phổ bậc tia đỏ lệch nhiều tia tím + Các vạch phổ phân bố đặn + Độ sáng quang phổ so với quang phổ tạo nên lăng kính Máy quang phổ cách tử nhiễu xạ - Dựa vào nguyên tắc tán sắc cách tử nhiễu xạ, hoạt động máy quang phổ cách tử nhiễu xạ thể hình vẽ Hình P1.2: Sơ đồ hoạt động máy quang phổ cách tử nhiễu xạ + Khi ánh sáng trắng truyền từ nguồn sáng qua khe ánh sáng qua khe chùm sáng phân kì Chùm sáng được qua ống chuẩn trực để tạo chùm song song (xem hình P1.3a) + Chùm tia song song, lúc chùm sáng phức tạp, tiếp tục qua cách tử Cách tử tách chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác Xét tia sáng trắng qua cách tử tia sáng trắng bị tách thành tia sáng đơn sắc từ đỏ đến tím, tia đơn sắc phân kì Khi có nhiều tia sáng trắng qua cách tử, tia sáng đơn sắc (sau bị tách từ tia sáng trắng chiếu tới cách tử) tia sáng tới có màu với song song (xem hình P1.3b) + Tiếp tục, tia sáng đơn sắc qua hệ thống gồm: thấu kính hội tụ thứ (để hội tụ tia màu song song lại mặt kính có dây chữ thập) qua tiếp cặp thấu kính hội tụ để chùm tia hội tụ với bề rộng phổ đủ nhỏ cho mắt người quan sát (xem hình P1.3c) Phỏng theo máy quang phổ phòng thí nghiệm trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh (a) (b) (c) Hình P1.3: Các giai đoạn ánh sáng truyền qua máy quang phổ a giai đoạn 1; b giai đoạn 2; c giai đoạn PHỤ LỤC CÁCH TỬ PHẢN XẠ 6,7 Giới thiệu Cách tử phản xạ dụng cụ phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác Tuy nhiên, có cấu tạo khác so với cách tử truyền qua (hay cách tử nhiễu xạ) Cấu tạo Cách tử phản xạ hệ thống gồm N nêm nhỏ đặt liên tiếp chiều sát mặt phẳng (đế quang học) với độ rộng nêm chu kì cách tử (kí hiệu d) (hình P2.1) Hình P2.1: Cấu tạo cách tử phản xạ Đặc điểm Cách tử phản xạ có chế tán sắc giống cách tử nhiễu xạ (hình P2.2) Hình P2.2: Quá trình tán sắc cách tử phản xạ http://mientayvn.com/Cao hoc quang dien tu/Semina tren lop/seminar.html Spectroscopy.pdf (David Buckley) - Phương trình cách tử: d(sinα ± sinβ) = kλ đó: (P2.1) α β góc tới góc nhiễu xạ k bậc phổ nhiễu xạ d chu kì cách tử λ bước sóng chiếu tới với dấu cộng cho bậc dương dấu trừ cho bậc âm (xem hình P2.3) Hình P2.3: Phổ nhiễu xạ thu từ việc tán sắc cách tử phản xạ - Độ tán sắc: ∆𝛽 𝑘 = ∆𝜆 𝑑 𝑐𝑜𝑠𝛽 (P2.2)  Ta thấy độ tán sắc phụ thuộc vào d (chu kì không gian cách tử) tức phụ thuộc vào số nêm đơn vị chiều dài Như vậy, để tán sắc tốt phổ nhiễu xạ, ta nên dùng cách tử có d lớn Việc tán sắc cách tử phản xạ quan trọng, việc chồng chập phổ bậc phổ nhiễu xạ - bậc lớn chồng chập nhiều (xem hình P.4) Sự chồng chập phổ thỏa điều kiện: 𝑘𝜆 = 2𝑘 𝜆 𝜆 = 3𝑘 = ⋯ (P2.3) Hình P2.4: Phổ chồng chập - Đặc điểm phổ: + Quang phổ cách tử có nhiều bậc, bậc nằm trung tâm Bậc lớn quang phổ rộng (độ tán sắc lớn) + Trong quang phổ, trừ quang phổ bậc tia đỏ lệch nhiều tia tím + Bậc phổ cao độ chồng chập phổ nhiều [...]... giá trị Chương 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ PHỔ KẾ Chương này trình bày quá trình nghiên cứu, thiết kế và lắp đặt hệ phổ kế 3.1 Mục tiêu Xây dựng được một hệ thống gồm một máy quang phổ tự tạo kết hợp với kính thiên văn Takahashi và CCD ST17 để chụp ảnh phổ của thiên thể 3.2 Tiến trình xây dựng hệ phổ kế  Đầu tiên, ta làm việc với một hệ phổ kế có sẵn trong phòng thí nghiệm với đèn thủy ngân... của hệ phổ kế Còn ở phía quan sát phổ, để kết hợp với CCD, ta có thể tạo một hệ thống để kết nối phần đầu thị kính với CCD Với các hệ thống kết nối, ta dùng các ống nước có kích cỡ phù hợp để kết nối các phần lại với nhau: thị kính của kính thiên văn và một đầu của cáp quang, thị kính của hệ phổ kế và CCD Ta đặt toàn bộ hệ phổ kế vào một hộp kín để tránh ánh sáng môi trường làm ảnh hưởng đến ảnh phổ. .. hưởng đến hệ thống của ta Hình 3.5: Hệ phổ kế hoàn chỉnh - Tiếp theo ta lại đem hệ phổ kế mới này kết hợp với kính thiên văn Takahashi và CCD: + Ở mặt phẳng phía thấu kính L 1 , ta khoét một lỗ tròn sao cho vừa khớp với hệ thống kính thiên văn để có thể gắn hộp đen vào hệ thống kính thiên văn và lấy ánh sáng từ sao (qua kính thiên văn) để đi vào hệ quang phổ kế Còn ở mặt phẳng phía bên thấu kính 2,... bộ dãy quang phổ hoặc phần lớn dãy phổ, hơn thế nữa, khi kết hợp với CCD thì dãy quang phổ phải nằm gọn trong con chíp CCD, nếu dãy phổ có bề rộng quá rộng, dãy phổ sẽ không nằm trọn trong con chíp CCD và CCD sẽ không ghi nhận được hết dãy phổ - Để kết hợp hệ phổ kế này với kính thiên văn thì ta dùng một sợi cáp quang thông qua một hệ thống kết nối nhằm để lấy ánh sáng từ kính thiên văn và truyền nó... đại vào bậc nhất của Việt Nam – kính Takahashi Chính vì vậy, với điều kiện sẵn có, tôi tiến hành nghiên cứu và xây dựng một hệ phổ kế để kết hợp với kính thiên văn Takahashi nhằm chụp ảnh quang phổ của các thiên thể - ứng dụng thực tiễn đầu tiên của Việt Nam trong vật lý thiên văn Chương 1: LÝ THUYẾT THIÊN VĂN ĐẠI CƯƠNG Chương này trình bày những lý thuyết cơ bản phục vụ cho việc quan sát và nghiên cứu. .. để quan sát với yêu cầu con chíp của webcam phải nằm trên tiêu điểm ảnh của thị kính hệ phổ kế để ảnh phổ quan sát thấy là rõ nhất Việc này không đơn giản, ta phải chế tạo một công cụ gắn kết webcam và thị kính lại Lúc này, ta sẽ chụp được phổ của đèn thủy ngân Hình 3.2: Ảnh phổ của đèn thủy ngân chụp được bằng webcam - Sau đó, ta đem hệ phổ kế này kết hợp với kính thiên văn Takahashi và CCD Nếu như... dụng một hệ phổ kế khá đơn giản nhưng độc đáo kết hợp với webcam để chụp phổ của đèn thủy ngân trong phòng thí nghiệm Hình 3.7: Hệ phổ kế có hệ tán sắc là đĩa CD 4 3 4 Xem quá trình tán sắc của ánh sáng qua cách tử phản xạ ở phần phụ lục 2 http://www.iucaa.ernet.in/~scipop/Obsetion/spectro/crd_brd_spectro.html Hình 3.8: Hệ phổ kế CD kết hợp với webcam - Và đây là kết quả thu được: Hình 3.9: Phổ đèn... chụp được bằng webcam kết hợp với hệ phổ kế ở hình 3.8 Chương 4: KẾT QUẢ CHỤP ẢNH Chương này trình bày kết quả thu được từ nghiên cứu chế tạo hệ phổ kế phía trên 4.1 Kết quả chụp phổ Như đã trình bày ở trên, chất rắn, lỏng, khí khi được nung nóng sẽ phát ra phổ liên tục như hình vẽ Các ngôi sao cũng vậy, đó là các vật chất được nung nóng phát sáng và phổ mà ta thu được sẽ phải là phổ liên lục Trong thực... quang phổ lăng kính + máy quang phổ cách tử (gồm máy quang phổ cách tử nhiễu xạ 1 và máy quang phổ cách tử phản xạ 2) Hình 2.1: Sơ đồ máy quang phổ lăng kính 1 2 Xem phần phụ lục 1 Xem phần phụ lục 2 2.2 Kính thiên văn Takahashi Gồm có: + Kính phản xạ dạng ống, kính tìm, CN – 212 đường kính vật kính 22.5 cm + Kính khúc xạ dạng ống, kính tìm, FS – 78 đường kính vật kính 12 cm + Kiểu lắp đặt: Hệ khử... của vật lý thiên văn là sự phát triển không ngừng về khoa học kỹ thuật Việc nghiên cứu về phổ các ngôi sao kéo theo sự ra đời của một loạt các hệ phổ kế từ thô sơ cho đến hiện đại nhằm phục vụ cho nghiên cứu thiên văn Từ đó đến nay, hệ phổ kế không ngừng được phát triển và hoàn thiện Tuy nhiên, thiên văn vật lý là một ngành còn rất mới mẻ ở Việt Nam, chính vì vậy nước ta chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể ... 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ PHỔ KẾ Chương trình bày trình nghiên cứu, thiết kế lắp đặt hệ phổ kế 3.1 Mục tiêu Xây dựng hệ thống gồm máy quang phổ tự tạo kết hợp với kính thiên văn Takahashi. .. lời tìm thấy nhờ vào đời hệ phổ kế tiên tiến thiết bị phân tích phổ đại ngày hoàn thiện Điều đưa đến với luận văn này: Nghiên cứu thiết lập hệ phổ kế kết hợp với kính thiên văn Takahashi Nhằm mục... 3.8: Hệ phổ kế CD kết hợp với webcam - Và kết thu được: Hình 3.9: Phổ đèn thủy ngân phòng thí nghiệm chụp webcam kết hợp với hệ phổ kế hình 3.8 Chương 4: KẾT QUẢ CHỤP ẢNH Chương trình bày kết