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8章 光谱观测

光谱观测 1.光谱观测背景知识 2.光谱仪性能参量 3.棱镜光谱仪 4.光栅光谱仪 5.帝见的光谱仪系统

1. 光谱观测背景知识 2. 光谱仪性能参量 3. 棱镜光谱仪 4. 光栅光谱仪 5. 常见的光谱仪系统 光谱观测

天体光谱学 定义：应用光谱分析方法来研究天体物质的结构、 特性和化学组成。 任务：测量天体某波长（频率）处的辐射流量， 研究天体辐射随波长（频率）的变化及其原因。 仪器：分光仪器一般包括准直条统、分光象统和 成像系统三部分。准直系统将由来自望远镜焦面 的光线转变成平行光束；分光系统将多波长平行 光分解成不同波长的平行光沿不同方向出射；成 像条统将不同波长（方向）的平行光分别成像。 Trace HD124320 3900 400 4100 420 4301 440 4500

天体光谱学 n 定义：应用光谱分析方法来研究天体物质的结构、 特性和化学组成。 n 任务：测量天体某波长（频率）处的辐射流量， 研究天体辐射随波长（频率）的变化及其原因。 n 仪器：分光仪器一般包括准直系统、分光系统和 成像系统三部分。准直系统将由来自望远镜焦面 的光线转变成平行光束；分光系统将多波长平行 光分解成不同波长的平行光沿不同方向出射；成 像系统将不同波长（方向）的平行光分别成像

分光光度测量 天体分 光观测 光谱观测 研究天体辐射随波长的分布 空问覆盖和频谱分辨率的区别

天体分 光观测 分光光度测量 光谱观测 研究天体辐射随波长的分布 空间覆盖和频谱分辨率的区别

分光光 度测量 GM Aur -10 11 wwgw0www 田 s s]AISUCI XH OI -12 ⑧BVR Rydgen&Vita198 *10um upper limit (Cohen 1974) J(Kenyon Hartman 1995 KH95) H [F160W.H pass band](this paper) 鱼8s19 O HKL (Cohen &Kuhi 1979.KH95) MM Dutrey 1998) -13 -14 1 10 100 1000 Wavelentgh (um)

分光光 度测量 GM Aur

光谱观测 NGC 7111 5.47395,DEC=-6.70883,MJD=52824,P1ate=1177,Fiber=532 OI HoSl Mg Na 之a晚 :: NGC 99 Z= 0.0230+/-0.0002(100,5aaxy 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Wavelength [&

光谱观测 NGC 99 NGC 7111

光谱观测历史 1666年，牛频用三棱镜得到太阳光谱，发现太阳 光是复合光，解释了彩虹的形成。 spectrum white card white -red sunlight orange window yellow shade green -blue glass prism -indigo hole violet Newton's prism experiment. 1994 Encyclopaedia Britannica,Inc lssac Newton 1643-1727

光谱观测历史 n 1666年，牛顿用三棱镜得到太阳光谱，发现太阳 光是复合光，解释了彩虹的形成。 Newton's prism experiment. Issac Newton 1643-1727

1800年，赫歌尔Frederick Hershel)发现红外线 望远镜，天王星，银河条外貌 1801年，里特发现紫外线 氟化银在加热或受到光照时会 英国天文学家赫歌尔 分解而析出黑色银颗粒 (1776-1810) 1802年，沃拉斯顿(1766- 1828)在棱镜前如上一个狭 缝后，发现太阳光谱中问有 许多黑线，这实际上是吸 收光谱，次拉斯顿误以为 是颜色的分界线 德国物理学家里特 (1776-1810)

n 1800年，赫歇尔(Frederick Hershel)发现红外线 望远镜,天王星,银河系外貌 n 1801年，里特发现紫外线 氯化银在加热或受到光照时会 分解而析出黑色银颗粒 n 1802年，沃拉斯顿(1766- 1828)在棱镜前加上一个狭 缝后,发现太阳光谱中间有 许多黑线，这实际上是吸 收光谱，沃拉斯顿误以为 是颜色的分界线 德国物理学家里特 (1776 -1810) 英国天文学家赫歇尔 (1776 -1810)

1814年，德国的夫琅和费制成第一架分光仪，用 来观测太阳，发现了太阳的光谱线。 Joseph von Fraunhofer (1787-1826) 发现在太阳光谱的背景上分布着500多条暗线 (现在已经发现近3万多条)

n 1814年，德国的夫琅和费制成第一架分光仪，用 来观测太阳，发现了太阳的光谱线。 发现在太阳光谱的背景上分布着500多条暗线 (现在已经发 现近3万多条) Joseph von Fraunhofer (1787－1826)

1859年，基尔霍夫和本生创立光谱分析方法 不同的物质具有不同的光谱线，从光谱线可以鉴定 化学成分。 基尔霍夫指出，太阳光谱里的黑线是因光球发出的 连续光谱被太阳大气吸收而造成的。他把这些谱线 和实脸室里各种元素的光谱如以比较，证认出太阳 上有许多地球上常见的元素，如钠、铁、钙、镍等 天体物理学的诞生 Kirchhoff,Gustav Robert(1824~1887) 电磁学，黑体辐射，光谱分 析法，元素能和

n 1859年，基尔霍夫和本生创立光谱分析方法 n 不同的物质具有不同的光谱线，从光谱线可以鉴定 化学成分。 n 基尔霍夫指出，太阳光谱里的黑线是因光球发出的 连续光谱被太阳大气吸收而造成的。他把这些谱线 和实验室里各种元素的光谱加以比较，证认出太阳 上有许多地球上常见的元素，如钠、铁、钙、镍等 n 天体物理学的诞生 Kirchhoff，Gustav Robert(1824～1887) 电磁学,黑体辐射,光谱分 析法,元素铯和铷

1868年，瑞典物理学家埃格斯特朗发表标准太阳 谱图表，记录有上千条光谱波长，数据精确到六位 有效数字，均以1010米为单位， 为了纪念他的功绩，1010米后来就命名为“埃”。 他的光谱数据当年被认定为国际标准。 1853年，埃格斯特朗景先从气 体放电的光谱中确定了氨(H)的 Ha谱线，证明它就是夫琅和费 在太阳光谱中发现的C线。除此 之外，他还找到了氢(H)原子光 谱另外三根在可见光波段内的谱 线，即HB、HY、H谱线， 并精确测量了它们的波长。 Anders Jonas Angstrom (1814-1874)

n 1868年，瑞典物理学家埃格斯特朗发表标准太阳 谱图表，记录有上千条光谱波长，数据精确到六位 有效数字，均以10-10米为单位， n 为了纪念他的功绩，10-10米后来就命名为“埃”。 他的光谱数据当年被认定为国际标准。 1853年，埃格斯特朗最先从气 体放电的光谱中确定了氢(H)的 Hα谱线，证明它就是夫琅和费 在太阳光谱中发现的C线。除此 之外，他还找到了氢(H)原子光 谱另外三根在可见光波段内的谱 线，即Hβ、Hγ、Hδ谱线， 并精确测量了它们的波长。 Anders Jonas Ångström (1814-1874)