Dwie długości fal przesunięte o ten sam czynnik
Wzorcowe linie mają długości 500 i 700 nm. W źródle obie długości są większe o 0,2%. Wyznacz ich położenia oraz przesunięcia w nanometrach. Czy przesunięcia bezwzględne są jednakowe?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Pomnóż każdą długość przez 1,002.
Rozwiązanie
Procent najpierw zamieniamy na ułamek
Wzrost o 0,2% oznacza dodanie 0,2/100 = 0,002 wartości początkowej. Nowa długość każdej linii wynosi zatem λ = 1,002λ₀. Nie dodajemy do obu linii tej samej liczby nanometrów.
Dla pierwszej linii:
\Delta\lambda_1=0{,}002\cdot500\,\mathrm{nm}=1{,}0\,\mathrm{nm},\qquad\lambda_1=501{,}0\,\mathrm{nm}.
Dla drugiej linii wykonujemy ten sam krok, lecz z jej własną długością wyjściową:
\Delta\lambda_2=0{,}002\cdot700\,\mathrm{nm}=1{,}4\,\mathrm{nm},\qquad\lambda_2=701{,}4\,\mathrm{nm}.
Równe procenty nie oznaczają równych odcinków
Linie przesuwają się na 501 nm i 701,4 nm; przesunięcia wynoszą 1 nm oraz 1,4 nm. Dłuższa fala daje większy bezwzględny przyrost przy tym samym procencie. Oba powiększenia na rysunku mają taką samą skalę nanometrów, więc drugi odcinek jest rzeczywiście 1,4 raza dłuższy.
Sprawdzamy względne przesunięcia: 1/500 = 1,4/700 = 0,002. Gdyby obu liniom dodać 1 nm, drugie względne przesunięcie wynosiłoby około 0,00143; nie byłoby zgodne z danymi.
Co zostaje niezmienione?
\frac{701{,}4}{501}=\frac{1{,}002\cdot700}{1{,}002\cdot500}=\frac{700}{500}=1{,}4.
Wspólny czynnik mnożenia zachowuje stosunek długości. Odległość między liniami w nanometrach nie pozostaje natomiast identyczna: rośnie z 200 do 200,4 nm. To pomocne rozróżnienie przy dopasowywaniu całego wzoru widmowego.
Nie trzeba w tym zadaniu wyznaczać prędkości źródła ani rozstrzygać przyczyny przesunięcia. Ruch wzdłuż linii widzenia jest jedną z możliwości, lecz interpretacja wymaga dodatkowego modelu. Tutaj ćwiczymy matematyczną cechę wspólnego względnego przesunięcia. Sprawdź, gdzie znalazłaby się przy tym samym czynniku linia 600 nm: 601,2 nm.
Powiązana teoria
Widma liniowe: jak odczytywać skład bez pobierania próbki gwiazdy?
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto