Лекция 6. Спектральный анализ
Алдошкин Ю. Г. Новые пути в физике Спектральный анализ В лекции 6 рассмотрено исследование газа заряженных частиц в установившемся состоянии с помощью спектрального анализа. Единственным параметром, характеризующим газ, является его энергия или, что то же самое, его температура. Поэтому задача исследования заключается в определении температуры газа. Рассмотрены варианты исследования с использованием спектрального прибора с дифракционной решеткой, а также с использованием радиотелескопа-рефлектора с параболической антенной. Дано описание принципов работы названных устройств. Исследуемые частицы взаимодействую друг с другом с различными частотами. Частоты этих воздействий зависят от температуры газа. С такими же частотами частицы взаимодействуют с электронами-осцилляторами в рабочих поверхностных слоях дифракционной решетки и антенны радиотелескопа. Поэтому в хаотичных колебаниях осцилляторов содержится информация о температуре газ. Необходимо извлечь эту информацию. В дифракционной решетке электромагнитные волны одной частоты складываются в одной фазе за счет явления интерференции. В результате появляется макроскопическое воздействие осцилляторов на контрольные частицы в ионизационной камере. Появившийся ионизационный ток регистрируется электрометром. В лекции доказано, что для различных частот воздействие осцилляторов описывается кривой Планка. По частоте максимума кривой Планка однозначно определяется искомая температура исследуемого газа. В опыте с дифракционной решеткой рассматривался газ электронов в сфере. В фокусе параболической антенны радиотелескопа размещается колебательный контур – резонатор. В качестве резонатора в лекции рассмотрен полуволновой диполь, т. е. радиоантенна с определенной частотой принимаемых электромагнитных воздействий. Осцилляторы антенны радиотелескопа воздействуют на электроны проводимости диполя. В диполе появляются хаотичные движения электронов проводимости. Здесь электроны проводимости играют роль контрольных частиц. От воздействий осцилляторов антенны радиотелескопа на частоте диполя имеет место явление резонанса и в диполе появляется макроскопический переменный ток. Переменный ток передается в приемник для обработки, усиления и регистрации. Так определяется уровень воздействия осцилляторов на частоте диполя (резонатора). Выполняя процесс для других частот резонатора, получают зависимость уровня воздействия от частоты. Должна получиться кривая Планка. Экспериментально она была получена в 1965 г. В лекции делается вывод о том, полученный результат, названный микроволновым шумом, обусловлен электромагнитным воздействием протонов и электронов, входящих в космические лучи. Этот вывод может быть подтвержден экспериментально. Лекция 6 завершает цикл лекций по электродинамике заряженных частиц. При подготовке лекций были использованы материалы из книги: Алдошкин Ю. Г. Электродинамика заряженных частиц. – М.: Научный мир, 2018. – 328 с.
Алдошкин Ю. Г. Новые пути в физике Спектральный анализ В лекции 6 рассмотрено исследование газа заряженных частиц в установившемся состоянии с помощью спектрального анализа. Единственным параметром, характеризующим газ, является его энергия или, что то же самое, его температура. Поэтому задача исследования заключается в определении температуры газа. Рассмотрены варианты исследования с использованием спектрального прибора с дифракционной решеткой, а также с использованием радиотелескопа-рефлектора с параболической антенной. Дано описание принципов работы названных устройств. Исследуемые частицы взаимодействую друг с другом с различными частотами. Частоты этих воздействий зависят от температуры газа. С такими же частотами частицы взаимодействуют с электронами-осцилляторами в рабочих поверхностных слоях дифракционной решетки и антенны радиотелескопа. Поэтому в хаотичных колебаниях осцилляторов содержится информация о температуре газ. Необходимо извлечь эту информацию. В дифракционной решетке электромагнитные волны одной частоты складываются в одной фазе за счет явления интерференции. В результате появляется макроскопическое воздействие осцилляторов на контрольные частицы в ионизационной камере. Появившийся ионизационный ток регистрируется электрометром. В лекции доказано, что для различных частот воздействие осцилляторов описывается кривой Планка. По частоте максимума кривой Планка однозначно определяется искомая температура исследуемого газа. В опыте с дифракционной решеткой рассматривался газ электронов в сфере. В фокусе параболической антенны радиотелескопа размещается колебательный контур – резонатор. В качестве резонатора в лекции рассмотрен полуволновой диполь, т. е. радиоантенна с определенной частотой принимаемых электромагнитных воздействий. Осцилляторы антенны радиотелескопа воздействуют на электроны проводимости диполя. В диполе появляются хаотичные движения электронов проводимости. Здесь электроны проводимости играют роль контрольных частиц. От воздействий осцилляторов антенны радиотелескопа на частоте диполя имеет место явление резонанса и в диполе появляется макроскопический переменный ток. Переменный ток передается в приемник для обработки, усиления и регистрации. Так определяется уровень воздействия осцилляторов на частоте диполя (резонатора). Выполняя процесс для других частот резонатора, получают зависимость уровня воздействия от частоты. Должна получиться кривая Планка. Экспериментально она была получена в 1965 г. В лекции делается вывод о том, полученный результат, названный микроволновым шумом, обусловлен электромагнитным воздействием протонов и электронов, входящих в космические лучи. Этот вывод может быть подтвержден экспериментально. Лекция 6 завершает цикл лекций по электродинамике заряженных частиц. При подготовке лекций были использованы материалы из книги: Алдошкин Ю. Г. Электродинамика заряженных частиц. – М.: Научный мир, 2018. – 328 с.