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2013年8月21日 (水)

色分解能 (1) **重要な訂正あり**

この記事を書くきっかけはほよほよさんの記事

  「太陽双極子磁場の反転

(とその記事に対するコメント)です。

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太陽の黒点の部分には強い磁場が発生している、なぜそんなことがわかるかというとゼーマン効果が観測されたから、という話があります。

このゼーマン効果というのは

  「Wikipedia - ゼーマン効果

に説明があります。私も専門家じゃないのでこの説明が正しいかどうかは保証できませんが要するに磁場があるとスペクトル線が分裂する現象をいいます。

太陽光のスペクトルを見るとフラウンホーファー線といってところどころに黒い線(=吸収線)がありますが、これも磁場の強いところ、つまり黒点の近辺だと分裂して見えるということです。ゼーマン効果はスペクトル線の分裂以外の現象も引き起こします。詳しくは上記Wikipediaの記事で.... (^^;;

そこで疑問に思うのは「この現象はアマチュアにも観測できるのか」という点です。

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この問題は
  
1.ゼーマン効果によるスペクトル線の分裂とはいうけれどどのくらいの波長の幅で分裂するのか?

2.そしてそれはアマチュアの機材で観測できるのか?

の二つを調べる必要があります。

上記のWikipediaの記事にも分裂するとは書いてあるのですが、どれだけ分裂するかは書いてありません。

分裂幅を計算する式なんかも見つけたのですが、それよりもっといいものを見つけました。実際にゼーマン効果による吸収線の分裂を撮影した写真で波長がわかるものがあったのです。

  「裳華房 - The Sun

ここにある画像を見ると630.250nmの鉄の吸収線が530.151nm 630.151nmと629.780nmに分裂しているようです。

(2013-08-21 11:43:15)

と書いてしまったのですが、630.250nm、630.151nm、629.780nmの三つとも本来の鉄の吸収線のようです。
画像を見ると大気の吸収線が細い線になっているに比較して上の三つの吸収線がふくらんでいますがこれがゼーマン効果によるもののようです。

資料(恒星社厚生閣「天文・宇宙の辞典」他)で見た計算式をもとに計算しているのですが、例えば鉄の吸収線630.250nmの4,000Gaussの磁場があるときのゼーマン効果による分裂の波長の差は0.019nmくらいしかないようです。

ですから今回のテーマは、630.250nmの吸収線の0.02nmの波長の違いが識別できるか否か、ということになります。そうとうにきびしい課題です (^^;;

(2013-08-21 21:15:02)

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補足

ゼーマン効果というのはスペクトル線が両側に(磁界の向きによって)二本(偶数本)あるいはもとのスペクトル線を含めて三本(奇数本)に分かれる現象みたいですが記事のリンクにある画像はそうなっていません。
そのあたりも追求しなければいけないのでしょうが今回はゼーマン効果による分裂が識別できるかどうかがテーマなのでこの程度の分離があるものだということにして先に進みます。


それからスペクトル線(輝線)が分裂するから吸収線も分裂するということになるのかというこも考えなければいけないと思うのですが、実際に吸収線は分裂しているわけですし、輝線=エネルギーが高い状態から低い状態への移行、吸収線=エネルギーが低い状態から高い状態への移行と考えればそうなりそうなのでここも深く考えないことにします (^^;;

(2013-08-21 18:33:20)
(続く)

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まとめ記事
  
DVD簡易分光器の自作とトラブルシューティング」 (この記事)
  「光源別スペクトル(分光分布)一覧表 - DVD簡易分光器による

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国立科学博物館 - 理工学研究部 - 若林文高 - DVD分光器の回折条件
  
Welcome to my homepage. - DVD分光器
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    - 光害除去フィルター(3)透過特性の観察(2016/03/05)
    - 光害除去フィルター(4)-脱線(簡易分光器の直線性)(2016/03/18)

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  「廊下のむし探検 - 手作り分光器」 (記事一覧)
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  国立天文台編 「理科年表 第88冊」 丸善出版、2014

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