1. الضوء الرسول الكوني LIGHT: THE COSMIC MASSENGER
الدكتور عبد القادر عابد
الجامعة الأردنية
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

2. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
ندرس هذا الموضوع كمقدمة لفهمنا لكيفية وصول المعلومات إلينا من النجموم والمجرات البعيدة فالضوء هو الرسول الذي يأتي بهذه المعلومات حتى من أبعد أطراف الكون وقد ذكرنا سابقا أنه يمكن أن نحصل على المعلومات من أكثر من وسيلة بالإضافة غلى الضوء من مثل المجالات المغناطيسية الأشعة الكونية الأمواج الجاذبية غير ان الضوء هو الأهم دون منازع
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

3. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
أطياف النجوم Spectrum تحدثنا سابقا في أن الضوء هو الرسول الذي يجلب المعلومات من النجوم إلينا. ونعرف أيضا أن الضوء الأبيض مركب من ألوان عدة هي ألوان قوس قزح تستطيع أن تراها إذا وضعت منشورا في طريق ضوء الشمس مثلا. وأن لكل لون من ألوان الطيف طوله الموجي المحدد. فالأحمر أطولها والبنفسجي أقصرها.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

4. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
A prism reveals that white light contains a spectrum of colors from red to violet
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

5. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
انعكاس
a Reflection and scattering. A mirror reflects light along a path determined by the angle at which the light strikes the mirror.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

6. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
the light strikes the mirror. b A movie screen scatters light into an array of beams that reach every member of the audience.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

7. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
When light strikes any piece of matter in the universe, that matter reacts in one or a combination of four ways: emission, absorption, transmission, and reflection.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

8. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

9. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
Light is an electromagnetic wave characterized by a wavelength and a frequency
a row of electronswriggle up and down as light passes
Characteristics of light waves
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

10. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
ولأن الضوء يسير بسرعة ثابتة في الفراغ هي كم/ثانية ومن العلاقة التالية λ x f = c λطول الموجة f التردد أو عدد الذبذبات في الثانية أو frequency c سرعة الضوء يمكن أن نرى العلاقة الةاضحة بين التردد وطول الموجة وهي عكسية
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

11. 10 e3 Hertz = 1000 wave peaks per second pass by each point
The electromagnetic spectrum. The unit of frequency, hertz, is equivalent to waves (or cycles) per second.
10 e3 Hertz = 1000 wave peaks per second pass by each point
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

12. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
A schematic spectrum obtained from the light of a distant object. The “rainbow” at bottom shows how the light would appear when viewed through a prism or diffraction grating. The graph shows the corresponding intensity of the light at each wavelength. Note that the intensity is high where the rainbow is bright and low where it is dim (such as in places where the rainbow shows dark lines).
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

13. b see next slide emission spect C see next slide abosorption spect.
An atom emits or absorbs light only at specific wavelengths that correspond to changes in the atom's energy as an electron jumps between its allowed energy levels. a Photons emitted by various energy-level transitions in hydrogen
b see next slide emission spect
C see next slide abosorption spect.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

14. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
b The visible emission line spectrum from heated hydrogen gas. These lines come from transitions in which electrons fall from higher energy levels to level 2 .
cc If we pass white light through a cloud of cool hydrogen gas, we get this absorption line spectrum. These lines come from transitions in which electrons jump from energy level 2 to higher levels.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

15. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
يتكون طيف العنصر عند انتقاال ألكترون أو اكثر من مدار طاقة مرتفع إلى مدار طاقة منخفض (نحو النواة). فتنبعث طاقة. أما إذا حدث العكس فتمتص الطاقة. وبالتالي تقسم أطياف العناصر إلى 1. الطيف المتصل: Continuous spectrum ألوانه متدرجة ولا تظهر فيه خطوط معتمة او مضيئة 2. طيف الانبعاث: Emission spectrum خطوط مضيئة على خلفية سوداء. نحصل عليه من بخار المادة 3. طيف الامتصاص : Absorption spectrum طيف متصل فقدت منه الخطوط المضيئة على الخلفية السوداء. إمرار ضوء تنغستن من بخارمادة
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

16. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
كيف نستفيد من كل ذلك في دراسة مكونات النجوم؟ هب أننا سجلنا طيف نجم ووجدنا فيه الخطوط المميزة للهيدروجين (لأننا نعرف طيف الهيدروجين وغيره). فما الذي حدث؟ يرسل النجم الضوء فيخترق غلافه الخارجي الذي يحوي الهيدروجين. يمتص الهيدروجين بعض الضوء ومن ثم يظهر الطيف بخطوط سوداء (طيف امتصاص) مميزة في طولها للهيدروجين.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

17. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
قلنا قبل قليل أن طيف العنصر يعتمد على تركيب ذرته أو درجة حرارته فكلما ارتفعت درجة حرارة العنصر قفزت الكترونات الذرة إلى مدارات أعلى لأنه يمتص طاقة . هي الحرارةفي هذه الحالة أي أن عدد الإلكترونات في المدارات العليا تصبح أكبر مما في المدارات الدنيا تبعا لارتفاع درجة الحرارة. وبالتالي تزداد عدد خطوط الطيف في نجم ساخن عنه في نجم أبرد ومن ثم فإن درجة الحرارة السطحية للنجم تقاس بعدد (شدة) الخطوط الطيفية لذلك العنصر.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

18. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
A fireplace poker gets brighter as it is heated, demonstrating rule 1 for thermal radiation (hotter objects emit more total radiation per unit surface area). In addition, its “color” moves from infrared to red to white as it is heated, demonstrating rule 2 (hotter objects emit photons with higher average energy).
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

19. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
Graphs of idealized thermal radiation spectra. Note that hotter objects emit more radiation per unit surface area (intensity) at every wavelength, demonstrating rule 1 for thermal radiation. The peaks of the spectra occur at shorter wavelengths (higher energies) for hotter objects, demonstrating rule 2 for thermal radiation. Notice that the graph uses power-of-10 scales on both axes, which makes it possible to see all the curves even though the differences between them are quite large
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

20. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

21. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
كل عنصر حار (ساخن) له طيف محدد: مرئيا أو غير مرئي أو كليهما وطيف العنصر كالبصمة أو الشيفرة التي لا تتغير. وبالتالي يمكن التعرف على وجود عنصر معين في طيف نجم معين إذا وجد طيف ذلك العنصر فيه. طيف العنصر مرتبط بالتركيب الداخلي للذرة وبدرجة الحرارة التي عليها العنصر في النجم
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

22. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
Visible-light emission line spectra for helium, sodium, and neon. The patterns and wavelengths of lines are different for each element, giving each a unique spectral fingerprint
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

23. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
10 The emission line spectrum of the Orion Nebula in a portion of the ultraviolet (about 350–400 nm). The lines are identified with the chemical elements or ions that produce them (He = helium; O = oxygen; Ne = neon). The many hydrogen lines are all transitions from high levels to level 2
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

24. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
This diagram summarizes the “rules,” often called Kirchhoff's laws, that determine whether we see thermal, absorption line, or emission line spectra b a c
(a) An opaque object, such as a light bulb filament, produces a continuous spectrum of thermal radiation
(b) If thermal radiation passes through a thin gas that is cooler than the emitting object, dark absorption lines are superimposed on the continuous spectrum
(a)
c)If the cloud of gas is viewed against a cold, dark background or is warmer than the background source of light, it produces an emission line spectrum.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

25. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
The spectrum of Figure 6.7, with interpretation. We can conclude that the object looks red in color because it absorbs more blue light than red light from the Sun. The absorption lines tell us that the object has a carbon dioxide atmosphere, and the emission lines tell us that its upper atmosphere is hot. The hump in the infrared (near the right of the diagram) tells us that the object has a surface temperature of about 225 K. It is a spectrum of the planet Mars.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

26. c. We get the same basic effect from a moving light source
The Doppler effect
a. Each circle represents the crests of sound waves going in all directions from the train whistle. The circles represent wave crests coming from the train at different times, say, 1/10 second apart.
b. If the train is moving, each set of waves comes from a different location. Thus, the waves appear bunched up in the direction of motion and stretched out in the opposite direction
c. We get the same basic effect from a moving light source
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

27. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
. Spectral lines provide the crucial reference points for measuring Doppler shifts
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

28. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
The Doppler shift measures only the portion of an object's speed that is directed toward or away from us. It does not give us any information about how fast an object is moving across our line of sight.
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

29. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية
The Doppler effect broadens the widths of the spectral lines of rotating objects. One sideof a rotating object is moving toward us, creating a blueshift, while the other side is rotating away from us, creating a redshift. The faster the rotation, the greater the spread in wavelength between the light from the two sides. When we look at a spectral line for the object as a whole, we see light from all parts of the object–that is, the parts with blueshifts as well as the parts with redshifts–at the same time. Thus, the greater Doppler shifts in a fast-rotating object make the overall spectral line wider because the light is spread over a greater range of wavelengths
د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

30. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

31. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

32. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية

33. د. عبد القادر عابد/ الجامعة الأردنية