中国科学技术大学：《实测天体物理学基础》课程教学资源（课件讲稿）第5章 光度测量

第5章 光度测量 5.1 测光系统及AB星等 5.2 光电测光与CCD测光 5.3 多色测光的应用 5.4热星等与热改正 5.5测光红移与K改正 5.6时域天文学

第5章光度测量 几个基本概念 1、简称测光，就是用辐射探测器配合 望远镜测定天体的照度E*，常常用视星等表 示，例如目视星等mv。 照度E*表示：受照射物体每单位时间、 每单位面积接受的能量，单位是： 尔格，（厘米2·秒】

几个基本概念： 1、 简称测光，就是用辐射探测器配合 望远镜测定天体的照度E* ，常常用视星等表 示，例如目视星等mv。 照度E* 表示：受照射物体每单位时间、 每单位面积接受的能量，单位是： 尔格/（厘米 ·秒）

2、目视星等，定义m=-2.51ogE*+C C是待定常数，与E所取的单位有关。这个 物理量只能反映天体的视亮度，或写成： mw=-2.510g (E), 其中E为定标常数，如此定义符合人眼感受。 由古希腊天文学家Hipparcos在公元前 150年左右首先创立的表征恒星亮度的系统 (1等星--6等星)。星等值越大，视亮度越 低。 天文学家在此基础上建立了星等系统， 按定义星等相差5等的天体亮度相差100倍， 即星等每相差1等，亮度相差1004≈2.512倍

0.4 10

部分天体的视星等及望远镜观测极限 30 Hubble,Keck limit (30) Hale telescope limit(27) 4-meter telescope limit(26) 20L 1-meter telescope limit(18) Binocular limit (10) 10 Barnard's Star(9.5) Naked-eye limit(6) Pdaris (2.5) Betelgeuse 0 Alpha Centauri Sirius (-1.5) Venus(at brightest-4.4) -10外 Full moon (-12.5) -20 sun(-26.8) -30L

部分天体的视星等及望远镜观测极限

3、光度与绝对星等 光度L(1 uminosity):天体在单位时间内 辐射的总能量，L=4πr2E*单位是：尔格/秒。 另外，为了反映天体的辐射本领，还引入 绝对星等的概念： 指天体在无消光影响下，在距观测者10pc (1pc=1 parsec=3.26光年，称为1秒差距) 时的视星等，表为M,有关系： Mv三-2.5log4Tr2E*/(4T×102)+C M=mv -5 5log r(pc)+5-Av(r) 其中A()为目视星等的星际消光改正

绝对星等M(absolute magnitude) 天体位于10pc距离处的视星等，它实际上反映了 天体的光度 。 对同一颗恒星： F1Fa=(101d)2;已知m、d,由下式可算M: M-m =-2.5 log(F1o/Fd)=5-5 log d(pc) 对不同的恒星： M-M2=-2.51og(L1/L2 MM。=一2.5Iog上L。);由此式，知M可算L。 其中A=3.86×1033ergs1,M。=4.75m已测得 距离模数(distance modulus):由m-M可求距离 d=10(m-M+5)15

绝对星等 F10 /Fd = (10/d ) -2 ；已知m、d ，由下式可算M： M－m =－2.5 log(F10 /Fd ) = 5－5 log d (pc) M1－M2 =－2.5 log (L1 /L2 ) M－M⊙ =－2.5 log (L/L⊙ ) ；由此式，知M可算L。 (distance modulus) ：由m-M 可求距离 d=10(m-M+5)/5

光度与绝对星等之间的关系 10,000 -5.25 100 -0.25 光度LL。 +4.75 绝对星等 0.01 +9.75 0.0001 +14.75

光度与绝对星等之间的关系

4、测光按终端的分类 照相测光 几%星等的精度 光电测光 0.1%星等的精度 CCD测光 1%星等的精度 由于终端对波长的响应特性不同，将获得不 同系统星等（下面将介绍）

4、测光按终端的分类： 照相测光 几% 星等的精度 光电测光 0.1% 星等的精度 CCD测光 1% 星等的精度 由于终端对波长的响应特性不同, 将获得不 同系统星等(下面将介绍)

5、测光可解决的问题： 天体的位置（α，6），视星等，色指数，可帮助证认天 体，作统计分析 多色测光，可获得暗天体的光谱能量分布(SD)和色温 度，由此可得测光红移，研究星际消光与波长关系(Ax) 对星际介质进行探讨 测光与其他方法配合，可获得天体的Mv、r、Te、L(总 辐射、光度) 可取得星团的色指数一绝对星等图(H-R图)， 研究星团 分类年龄、演化 可得光变曲线(L一t关系图)，当然需要监测，如脉动变 星、食变星、新星、超新星、活动星系核等天体的重要 物理信息

(α,δ )， 可帮助证认天 体，作统计分析 l 多色测光，可获得暗天体的 和 由此可得 与 (Aλ) ，对星际介质进行探讨 l 测光与其他方法配合， （总 辐射、光度） l 可取得 l 可得 （L-t关系图），当然需要监测，如脉动变 星、食变星、新星、超新星、活动星系核等天体的重要 物理信息

5.1测光系统及AB星等 测光系统由望远镜（哪个波段）、 滤光片 (进一步限制波长范围，又称通带)选择和探 测器的光谱（波长λ）响应等三个因素决定。 通常在规定的几个通带分别对天体的辐射 进行测量，这样便建立了多色测光系统，常用 的是三色系统mpg,mpv;三色系统(U,B,V) 四色系统uvby..在光学波段由滤光片确定

5.1 测光系统及AB星等 测光系统由望远镜（哪个波段）、滤光片 （进一步限制波长范围，又称通带）选择和探 测器的光谱（波长λ ）响应等三个因素决定。 通常在规定的几个通带分别对天体的辐射 进行测量，这样便建立了多色测光系统，常用 的是二色系统mpg,mpv；三色系统（U，B，V）； 四色系统uvby……在光学波段由滤光片确定