На лов за фотони (увод в CCD-фотометрията)
конспект на презентация
Кратка биография на светлината
Първите фотони са се появили само 10-30 секунди след Големия Взрив. От тогава те изпълват цялата позната нам Вселена, носят в себе си отпечатъка на физическите процеси и явления. Тяхното изучаване е в основата на науката астрономия.
По следите на светлината
Електромагнитното излъчване е единствения източник на информация в астрономията. Всичко, което знаем за света около нас, сме получили чрез анализ на това излъчване. Ето защо астрономията е уникална, ако я сравним с другите природни науки. Скала на звездните величини. Светлината е вълна – тя има честота и дължина на вълната. Скала на електромагнитното излъчване по честота и дължина на вълната. Излъчване на абсолютно черното тяло, закон на Вин. Спектрален състав на светлината. Цветът е мярка за температурата. Нашите телескопи са „капани” за светлина. Колко светлина уловихме за 400 години?
За какво дават Нобелова награда (фотоефект)
При облъчване на метална повърхност със светлина, от повърхността на метала се отделят фотоелектрони. Фотоефект. Квантова теория на светлината. Светлината е поток от частици. Обяснението на Айнщайн. Основни понятия на фотоефекта. Връзката между честотата на падналите фотони и кинетичната енергия на избитите фотоелектрони е линейна. Резултатите на Миликен и константата на Планк. В науката има нещо повече от получаването на данни и тяхното публикуване.
CCD буквар
Какво значи CCD? Разлики в проявите на фотоефекта при метали и полупроводници. Възможност за получаване на двумерни изображения на части от небето. Първият CCD-чип. Предназначение на CCD-чипа, ползата от дигитализацията. Чипът като мозайка от пиксели. Броене на фотоелектрони – чипът като алгебрична матрица. Матеметически операции с матрици.
Външен вид и анатомия на един CCD-чип
Характеристики на чипа KAF-09000. Характерни размери на полупроводниковите структури. Що е потенциална яма, как и къде се натрупват фотоелектроните. Други източници на електрони.
Чипът на работа
Примерът с кофичките за вода. Зависимост на фотоефекта от дължината на вълната. Натрупване на фотоелектрони и тяхното изчитане – такт по такт. Цветни снимки на небесни обекти – как се получава цветът? Данни за камерата FLI PL-09000. Обсъждане на тяхното значение. Охлаждане на CCD-камерите.
За какво му е на астронома CCD?
От снимки за спомен към въпроса кое е онова важно от гледна точка на астрономията, което стои отвъд тези снимки. Светът се състои от малко звезди плюс още по-малко газ и прах между тях. Свръхнова в далечна галактика – открийте разликите. Сферичен звезден куп – стотици хиляди звезди родени заедно. Газ и прах в спиралните галактики, къде са сините звезди? А по-далечните обекти? Мъглявината в Андромеда – най-близката до нас галактика подобна на Млечния път.
Колко светлина успяхме да съберем за 400 години?
„Безценните” 30 Wh. Ефективна ли е астрономията? Цената на всичко това.
Фотошоп и астрономия?
Главна цел на астрономическата обработка на изображения е получаването на достоверна обективна (измервана с число) информация за изучавания обект едновременно с премахване влиянието на атмосферата, телескопа и приемника на светлина.
Първична обработка на CCD изображения. Шумове
Видове и източници на шумове. Служебни кадри – отместване, ток на тъмно, плоско поле. Последователност на обработката. Защо отместването и токът на тъмно се изваждат, а на плоското поле се дели. Кое как и кога се получава?
От пиксели към звездни величини
Цветни стъкла, филтри и фотометрични системи. Цветови индекси. Цветът е мярка за температурата. Някои основни понятия от апертурната фотометрия. IRIS (freeware) – достъпна, интуитивна и ефективна компютърна програма за CCD-фотометрия под Windows.
CCD-фотометрия
Атмосферна екстинкция и нейната физическа природа. Въздушни маси, Бугерови прави, извънатмосферни звзедни величини. Зависимост на коефициента на екстинкция от цвета. Преход към стандартна фотометрична система. Защо е необходим този преход? Трансформационни коефициенти. Още малко математика. Диференциална фотометрия и пълна фотометрия – практическа реализация със CCD-камера.