AZƏRBAYCAN RESPUBLİKASI TƏHSİL NAZİRLİYİ BAKI DÖVLƏT UNİVERSİTETİ FİZİKA FAKÜLTƏSİ ASTROFİZİKA KAFEDRASI Astrospektroskopiya BAKI 2019 Astrospektroskopiya Sillabus Proqram Ədəbiyyat: 1*. Quluzadə C.M. Atom spektroskopiyası, Bakı. 1985, 218 səh. (Mərkəzi Elmi Kitabxana) 2. Подавалова О.П., Лямкина Н.Э. Спектроскопия атомов и молекул. учебное пособие. Красноярск, 2007, 202 с. (İnternet Resurs) 3. Kuli-Zade C.M. Atom spektroskopisinin temelleri. İstanbul, 1995, 261 s. (?) 4. Герцберг А.Н., Атомные спектры и строение атома. Москва,1948, 210 с (MEK, İR) 5. Зоммерфельд А., Строение атома и спектры, т.1-2, Москва, 1956, 694 с. (MEK, İR) 6. Ельяшевич М.А.,Атомная и молекулярная спектроскопия,Москва,1962,670 с. (MEK, İR) 7. Фриш С.Э., Оптические спектры атомов. Москва, 1963, 640 с. (MEK,İR) 8. Məsimov E.Ə., Mürsəlov T.M. Atom fizikası, Bakı, 2002. (MEK,İR) 9. Atom spektroskopiyası (İR) 10. Spektroskopik metodlar (İR) 11. Kurs astrofiziki. (İR) 12. Spektral analiz üsulları 2010 (İR) 13. Spetroskopiya üsulları. S.E. Friş. (İR) mbashirov01@mail.ru Astrospektroskopiya Bölmə 1. Astrospektroskopiya fənninə giriş. Spektroskopiyada ölçülən kəmiyyətlər və vahidlər Giriş. Spektroskopiyanın inkişaf tarixinin mərhələləri. Şüalanma xassələrinə görə spektroskopiyanın bölünməsi. Spektroskopiyada ölçülən kəmiyyətlər. Spektroskopiyada ölçü vahidləri. Astrospektroskopiya Spektr-dispersiya nəticəsində ağ işığın üçüzlü prizmadan keçməsi zamanı yaranan mənzərədir. Spektrdə rənglərin düzülmə ardıcıllığı-qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, göy və bənövşəyi. Monoxromatik işıq-müəyyən dalğa uzunluguna malik olan işıqdır. Ağ işıq mürəkkəb işıqdır. İnfraqırmızı şüalar-dalğa uzunluğu qırmızı işığın dalğa uzunluğundan böyük olan işıqdır. Ultrabənövşəyi şüalar-dalğa uzunluğu bənövşəyi işığın dalğa uzunluğundan kiçik olan şüalardır. Dispersya hadisəsi birinci dəfə 1606-cı ildə Nyuton tərəfindən müşahidə edilmişdir. Normal dispersiya-dalğa uzunluğu artdıqca sındırma əmsalı azalan, Anomal dispersiya-dalğa uzunluğu artdıqda sındırma əmsalı artan dispersyadır. Spektral cihazlar-müxtəlif uzunluqlu dalğaları yaxşı ayırd edən, spektrin ayrı-ayrı hissələrinin birbirini örtməsinə imkan verməyən cihazlardır. İş prinsipi işığın dispersiya hadisəsinə (prizmalı spektroskoplar) və difraksiyası hadisəsinə (difraksiya qəfəsli spektrometrlər) əsaslanır. Dispersiya hadisəsi-mühitin sındırma əmsalının işığın dalğa uzunluğundan asılı olaraq dəyişməsinə deyilir. Astrospektroskopiya Spektroqraflar-spektri fotolöhvəyə cəkməyə, Spektrometr-hər bir dalğaya uyğun şüalanma enerjisini ölçməyə imkan verən cihazdır. Spektrlər bütöv, xətti və zolaqlı olmaqla üç yerə bölünür. Bütöv spektr-közərmiş bərk və ya maye halında olan cisimlər və böyük təzyiq altında olan qazın verə bildiyi spektrdir. Belə spektrlərdə müxtəlif rənglər bir-birinə arası kəsilmədən keçir. Xətti spektr-qaz halında atomar şəkildə olan bütün maddələrin verə bildiyi spektrdir. Xətti spektrin alınması göstərirki atom yalnız müəyyən dalğa uzunluqlu işıq buraxır. Zolaqlı spektr-bir-biriylə rabitəsi olmayan və ya zəif rabitədə olan malekulların verə bildiyi spektrdir. Udulma spektri-bütöv spektr verən mənbədən gələn şüalar az qızmış qazdan keçən zaman müşahidə olunan spektrdir. Udulma xəttinə buraxma xətti uyğun gəlir,yəni az qızmış cismin atomu bütöv spektrdən elə dalğa uzunluqlu şüaları udur ki,başqa şəraitdədə həmin dalğa uzunluqlu şüanı buraxır. Spektral analiz-maddənin buraxma və udulma spektrlərinə əsasən onların kimyəvi tərkibini və aqriqat halını öyrənmək üsuludur. Spektral analizin köməyi ilə Günəş və ulduzların kimyəvi tərkibi müəyyən edilmişdir. Astrospektroskopiya Mühazirə-1 Spektroskopiya- -astrofizika, kvant fizikası, kvant elektronikası, kimya, geologiya, geofizika və s... Spektroskopiyanın inkişaf mərhələləri (2 dövr) I –Nyutonun dipersiyanı kəşfindən (1666) Borun kvant təsəvvürlərinə qədər (1913): empirik xarakter, müxtəlif həyacanlaşma üsulları ilə mümkün maddələrin spektrlərinin qeydiyyatı və sistemləşdirilməsi II – bundan sonra hazırli dövrə qədər. Spektroskopiyanın inkişafında əhəmiyyətli hadisələr: Udulma və şüalanma spektrinin diskret quruluşu; 1802-Valloston-Günəş spektrində kəskin qara xətlər. 1814-Fraunhofer- Günəşin kəsilməz spektrində yüzlərlə udulma xətlərinin müşahidəsi; spektrlərin alınmasında ilk dəfə difraksiya qəfəsini (300 cizgi/mm) tətbiq edir. 1859-1860-Kirxhof-Bunzen –udulma və şüalanma xətləri arasında sıx əlaqəni təyin edirlər. Astrospektroskopiya Atom şüalanması. DİSPERSİYA Astrospektroskopiya Fransız - Kont İsidor Mari Oqyust Fransua Ksavye (1798-1857)-filosof, Yerdən uzaq cisimlərin kimyəvi tərkibi heç vaxt təyin edilə bilməz?!. Alman - Kirxhof Gustav Robert (1824- 1887) fizik, spektral analiz üsulu verildi Alman- Robert Vilhelm Bunzen (1811-1899) Kimyaçı eksperimentator Astrospektroskopiya 1859-cu ildə Kirxhof ardıcıl 4 kəşf edir; -hər bir elementin öz məxsusi spekri: dəqiq xətlər məcmusu var. -bu xətləri təkcə Yerd yox, ulduzlarda da maddə tərkibini öyrənmək üçün tətbiq etmək olar. -Günəş yüksək dərəcədə qızmar nüvədən və nisbətən soyuq atmosferdən ibarətdir. -Günəşdə natrium var. 1859-1913 illərdə aparılan tədqiqatlar: mövcud maddələrin spektri öyrənilmişdir: xətti spektrilər atomlara, zolaqlı spektrlər molekullara aiddir. 1885-Balmer hidrogen atomunda 13 xətti spektri müşahidə edir. a=const, n=3,4,5,6.... Astrospektroskopiya Atom spektri. 1814-Fraunhofer Günəş spektrində diskret xətlər 1860-Kirxhof və Bunzen məxsusi Helium spektri Şüalanma xətləri udma xətləri ilə üst-üstə düşür Astrospektroskopiya Spektrlərin tədqiqi atom sisteminin xassələrini və ərtafla mühitlə qarşılıqlı təsir parametrlərini müəyyənləşdirə bilir: 1-atom və molekulyar sistemlərdə enerji səviyyələrini təyin edə bilən spektral xətklərin dalğa uzunluğunu və tezliyini 2-atomar (molekulyar) sistemin iki enerji səviyyəsinin nə dərəcədə güclü əlaqəsini göstərən, keçid ehtimalı ilə mütənasib olan xətlərin intensivliyini (keçid ehtimalı hər iki səviyyənin dalğa funksiyalarından asılı olur. İntensivliyin təyini elektrik yükünün fəza paylanmasını müəyyənləşdirməyə imkan verir.) 3-spektral xətlərin eni və sürüşməsi,(spektrin təbii eni atom sisteminin həyacanlaşmış halların yaşama müddətini tapmağa imkan verir, xətlərin doppler eni tədqiq olunan obyektin udulan və şüalanan atomların sürətlərinin paylanmasını və temperaturu verir, toqquşma prosesləri haqqında məlumatı isə təzyiqin dəyişməsi zamanı xətlərin eninin dəyişməsi və sürüşməsi verir) 4-elektrik və maqnit sahələrində spektral xətlərin parçalanması ilə maqnit və elektrik momentlərinin ölçülməsi və atom, molekullarda müxtəlif bucaq momenti arasında əlaqənin aydınaşdırılması mümkündür. Spektroskopiyada ölçülən kəmiyyətlər: Dalğa uzunluğu, dalğa tezliyi, dalğa ədədi (dalğa uzunluğunun tərs qiyməti), enerji, spektr intensivliyi (c=1 işıq sürəti qəbul edilir) Vahidlər: 1nm=...m= .. sm, 1A= ...m=.. sm, 1mkm=...m=..sm, 1 eV=....Coul=....erq, n- sındırma əmsalı, fiziki mənası, normal dispersiya ... Astrospektroskopiya Əsas nailiyyətlər. Balmer və Ridberq (1880) - hidrogenə bənzər atomların spektri üçün empirik qanunauyğunluqlar Hidrogen atomunun görünən oblastda şüalanma spektri Ridberq sabiti, Z- kimyəvi elenemtin sıra nömrəsi, k=1,2,....; n=k+1,k+2,.... Atomun strukturu və quruluşunu təsvir edən Rezerford modeli 1911 Astrospektroskopiya Növbəti mərhələ 1913- Nils Bor- Kvant təsəvvürlərin formalaşması və 1924-1926- kvant mexanikasının yaranması 1926-ci ilsə spektroskopiyanın inkişafı; -elmi əhəmiyyəti- atom sistemlərinin daxili xassələrinin tədqiqi üçün güclü alət - tətbiqi əhəmiyyəti – spektral analizin əsasını təşkil edirdi Spektroskopiyanın növləri Elektromaqnit şüalanmanın xassələrinə görə -qamma spektroskopiya -rentgen spektroskopiya -optik spektroskopiya -radiodalğa spektroskoiya Atom sistemlərinin səviyyə quruluşuna görə -nüvə spektroskopiyası -atom spektroskopiyası -molekulyar spektroskopiyası -kondensə olunmu sistemlərin spektroskoiyası Astrospektroskopiya Kvant keçidlərinin növləri (IQ-infraqırmızı, UB-ultrabənövşəyi, İUB –ifratultra bənövşəyi, R-Rentgen, Mm-millimetrik dalğalar, Q-qamma) Radiotezlik oblastı Uzun dalğalar elektron Rəqsi fırlanma İncə quruluş İfratincə quruluş Maqnit quruluş Elektron quruluş Qısa dalğalar Optik oblast Mm dalğalar İQ Rentgen obl Görünən UB İUB R Q Astrospektroskopiya Dispersiya edici qurğular Dispersiya edici qurğu Prizma Hadisə Dispersiya Difraksiya qəfəsi Difraksiya etmiş dəstələrin interferensiyası İnterferometr İnterferensiya Bucaq dispersiyası Ayırdetmə qabiliyyəti Astrospektroskopiya Spektral aparatların prinsipial sxemi OS ES EMD Q OS- optik sistem, ES- elektron sistem, EMD Q – elektromaqnit dalğalarının qəbuledicisi 1-daxiledici yarıq, 2-obyektiv, 3-dispersiya edici sistem, 4-obyektiv kameralı, 5-spektr, f... Fokus məsafələrie Astrospektroskopiya Atom şüalanması. Spekrt Atom quruluşu (nüvə+elektronlar) A, N, Z, A=N+Z - Rezerford modeli- Bor nəzəriyyəsi. Kvant fizikasında atom – hal funksiyasıdV=dXdYdZ elementində ehtimal mənası P(x,y,z,t) Enerji səviyyələri – enerji halları – uyğun dalğa funksiyası- məxsusi dalğa funksiyası. Dayanıqlı hal - ən kiçik enerjiyə uyğun hal. Əsas (normal) hal Enerji səviyyələrində yaşama müddəti. Tam enerjisi müsbət olan elektronlar sərbəst, mənfi olan elektronlar bağlı elektron adlanır. İonlaşma Ei=Esonsuz, E< Es diskret hal, E> Es kəsilməz hal. Astrospektroskopiya Kvantlanma şərti mvr = nh Nils Henrix Bor (1885-1962) Danimarka E = - 2 π2 m z2 e4 / n2 h2 ; r =n2h2/4π2mze2 Astrospektroskopiya Həyacanlaşma enerjisi (potensialı) ε=En-E1 İonlaşma- ionlaşma enerjisi (potensialı) ϰ=-E1 h𝑣=Ek-En Anomal dispersiya-dalğa uzunluğu artdıqda sındırma əmsalı artan dispersyadır. Dinlədiyiniz üçün təşəkkürlər