2011.C.5

1,2: Tak i tak.

3: Tu twórcom raczej chodziło o przyrządu, które typowo służą do rozszczepiania światła, czyli pryzmat i siatkę dyfrakcyjną. Natomiast w przypadku soczewek to rozszczepienie też można będzie zaobserwować, więc być może soczewki też by tu przeszły. Ale głowy nie daję, bo jednak rozszczepienie światła przy użyciu soczewek jest akurat niepożądanym efektem, one do tego typowo nie służą ;)

4: Tak.

5: Tak.

6: Coś tu pomieszałeś w tym opisie. Widmo absorpcyjne powstaje tak jak opisywaliśmy to na zajęciach. Więc fotony są pochłaniane (nie wybijane/jonizowane - to atom może być jonizowany, nie foton), a wskutek tego elektrony wskakują akurat z orbit niższych na wyższe. Ale samo to wskakiwanie elektronów na wyższe orbity nie jest tutaj nawet istotne. Istotne jest to, że teraz tych fotonów pochłoniętych przez gazy w zewnetrznych warstwach gwiazdy brakuje w tym świetle, które analizujemy, stąd ciemne paski w tym widmie.

8: Tak.

5.3: W siatce dyfrakcyjnej to rozszczepienie światła obserwuje się za pomocą tych prążków?

5.6: Czyli wystarczyłoby napisać, że te ciemne paski to fotony pochłonięte w wyniku przeskoków elektronów z orbit niższych na wyższe? 

Czy da się stworzyć widmo emisyjne bez wcześniejszego utworzenia widma absorpcyjnego?

I czy mogą w tym roku nas pytać o tak dokładny opis tych widm?

5.3: W siatce dyfrakcyjnej po prostu prążki różnych kolorów będą pojawiały się w różnych miejscach na ekranie (bo widoczne są pod różnymi kątami).

5.6: Tak, ale te fotony nie są pochłonięte w wyniku przeskoków elektronów z niższych na wyższe orbity, tylko ten przeskok jest właśnie spowodowany pochłonięciem tych fotonów.

Nie bardzo rozumiem kolejne pytanie, ale odpowiedź brzmi, że to są dwa różne widma, nie trzeba mieć jednego, żeby mieć drugie. No i mogą o to pytać na maturze.

5.6:

Według mnie opis widma emisyjnego do momentu samoczynnego zeskakiwania elektronów na niższe orbity brzmi jak opis powstawania widma absorpcyjnego.

Czyli wystarczy napisać, że te ciemne paski to fotony pochłonięte powodujące przeskoki elektronów z orbit niższych na wyższe?

Do tego momentu wygląda to tak samo, ale w opisie powstawania widma emisyjnego podawałem to, że najpierw następuje przeskok z orbity niższej na wyższą, żeby pokazać, że faktycznie tak musi się najpierw stać, bo w stanie podstawowym atomy mają elektronu na najniższych orbitach. Natomiast istotą widma emisyjnego jest już to co dzieje się później, czyli, że elektrony zeskakują na niższe orbity i wysyłane są w wyniku tego zeskoku fotony o określonych energiach. Natomiast istotą widma absorpcyjnego jest to, że fotony lecąc przez gaz są pochłaniane i "brakuje" ich w rejestrowanym dalej świetle.

Czy wystarczyłoby zapisać, że fotony to ciemne paski? Raczej dopisałbym, że część fotonów jest absorbowana przy przejściu przez zewnętrzne części gwiazdy i potem tych właśnie zaabsorbowanych fotonów brakuje w analizowanym świetle docierającym do nas z gwiazd - to są te ciemne paski.

Czyli nie można napisać, że aby powstało widmo emisyjne najpierw musi powstać widma absorpcyjne? Byłby to zbyt duży skrót myślowy?

Czy trzeba wspominać o zewnętrznych częściach gwiazdy? Nie wystarczy po prostu: "ciemnymi paskami są fotony absorbowane przez gwiazdę"?

W kryteriach za drugi punkt cke pisze coś o przestrzeniach międzygwiazdowych itp. Rozumiem, że nie musimy tego wiedzieć w tym roku.

Ale widmo absorpcyjne nie jest potrzebne po to, żeby powstało widmo emisyjne, więc nie.

Pewnie samo "absorbowane przez gwiazdę" byłoby ok, ale nie daję sobie głowy uciąć. Bo ten drugi punkt jest właśnie za wspomnienie, że te fotony są absorbowane właśnie przez zewnętrzne warstwy gwiazdy (jej "otoczkę") lub przestrzeń między gwiazdą a nami. Więc wygląda na to, że o jednej z tych rzeczy należało wspomnieć.

"Ale widmo absorpcyjne nie jest potrzebne po to, żeby powstało widmo emisyjne" - to może nieprecyzyjnie się wyrażam. Chodzi o to, że część czynności umożliwiających powstanie obu tych widm pokrywa się, np: wskakiwanie elektronów na wyższe orbity.

To napisałem, że ciemne linie w widmie promieniowania gwiazdy symbolizują absorpcję (pochłanianie) fotonu przez zewnętrzne warstwy gwiazdy, co sprawia, że elektrony przechodzą z orbit niższych na wyższe. Czy taka odpowiedź byłaby ok?

I w sumie dlaczego fotony są pochłaniane akurat przez zewnętrzne warstwy gwiazdy a przez wewnętrzne już nie?

Tak, jest ok. Przez wewnętrzne zapewne też, ale trzeba tu dokonać jakiegoś uproszczenia, które tu mogłoby wyglądać tak, że w tych "wewnętrznych" warstwach to światło jest produkowane, a przechodzi przez zewnętrzne.

Czyli warto to pamiętać na maturę, że głównie zewnętrzne warstwy gwiazdy (a nie wewnętrzne) pochłaniają fotony czy w tym roku nie jest to aż tak potrzebne?

A i jeszcze pytanie do 5.3: Czy właśnie soczewka rozpraszająca nie służy do rozszczepiania światła na składowe monochromatyczne, bo one będą załamywać się pod różnymi kątami tak jak w pryzmacie?

To raczej tak na logikę z tymi warstwami, nie sądzę, żeby trzeba było to kuć na blachę.

A z tą soczewką odnośnie 5.3 już odpowiadałem - przy użyciu soczewki w istocie dojdzie to "delikatnego" rozszczepienia, ale soczewka nie służy do rozszczepiania światła, to rozszczepienie w przypadku soczewki jest wręcz niekorzystnym efektem.

Tak odpowiadał Pan, ale myślałem, że to było do pytania o soczewkę konkretnie skupiającą, wydawało mi się, że dla rozpraszającej to rozszczepienie będzie jednak pożądanym efektem. No bo czy nie jest tak, że prawo załamania zachodzi podwójnie tak jak mówiliśmy na zajęciach (to właściwie do dowolnej soczewki), więc światło po przejściu przez soczewkę nie będzie już białe?

Nie, dla żadnej soczewki to nie będzie pożądany efekt - to jest tzw. aberracja chromatyczna: https://pl.wikipedia.org/wiki/Aberracja_chromatyczna

Po przejściu przez soczewkę właśnie światło nie staje się białe (dyskutowaliśmy o tym dość rozlegle przecież chociażby w innym temacie na forum związanym z zad. 2020.8).

No właśnie to jeśli po przejściu przez soczewkę światło nie będzie już białe i się nie rozszczepi to jak nazywa się to załamanie fal dla różnych kolorów pod różnymi kątami?

No jak już nie jest białe to jest to właśnie rozszczepienie. Ale chodzi o to, że to jest uboczny efekt zastosowania soczewki, coś niepożądanego.

To co musi się stać, aby po przejściu przez soczewkę światło nie rozszczepiło się? kąt padania musi być równy zero w dwóch miejscach jakby (przejścia powietrze-soczewka i soczewka-powietrze)?

W teorii tak - ale wtedy mamy płaską płytkę, a nie soczewkę ;) w praktyce stosuje się dlatego np. układy soczewek, a nie jedną soczewkę. Z tego co się orientuję niemożliwe jest całkowite uniknięcie tego efektu przy użyciu jednej soczewki.

To jak jest układ soczewek to wtedy po przejściu przez pierwszą z nich światło będzie rozszczepione i potem po przejściu przez drugą soczewkę światło ponownie się "zszczepi"?

Z tego co się orientuję to niecałkowicie, ale można ograniczyć do rozszczepienie, zwłaszcza dla niektórych barw. Więc zapewne nie istnieje metoda na całkowite ograniczenie aberracji chromatycznej, ale można ją wtedy znacznie ograniczać. Można sobie zerknąć np. tu: https://pl.wikipedia.org/wiki/Apochromat  lub tu https://pl.wikipedia.org/wiki/Achromat

Dziękuję :D