實(shí)測(cè)天體物理考研試題與答案1

科目名稱：實(shí)測(cè)天體物理方法（本試卷滿分為100分，全部考試時(shí)間總計(jì)180分鐘。）Ｉ．填空或簡(jiǎn)要回答(每小題3分,共39分)１．地球大氣對(duì)天體物理觀測(cè)有哪些影響？２．一架口徑為4米的望遠(yuǎn)鏡，安在視寧度為2角秒的臺(tái)址，和一架口徑為2米的望遠(yuǎn)鏡，安在視寧度為1角秒的臺(tái)址（焦比和其他條件相同），比較這兩架望遠(yuǎn)鏡的極限星等和分辨率。３．用簡(jiǎn)單光路圖示意反射望遠(yuǎn)鏡的主焦點(diǎn)，卡塞格林焦點(diǎn)，耐式焦點(diǎn)和折軸焦點(diǎn)。4.望遠(yuǎn)鏡機(jī)架的三個(gè)作用是：5．名詞解釋：天體的流量天體的光度絕對(duì)星等。6．在光學(xué)波段，常用的星等系統(tǒng)有哪些？7．自適應(yīng)光學(xué)的大氣補(bǔ)償系統(tǒng)的主要部分是8．光斑干涉儀為什么要進(jìn)行短曝光？9．階梯光柵分光儀的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？10光纖能導(dǎo)光的基本原理是什么？為此，對(duì)進(jìn)入光纖的臨界入射角的要求是什么？11.描述偏振的幾何參量是哪些?描述偏振的Stokesparameter是哪些？12.為什么x-ray的觀測(cè)要用掠射望遠(yuǎn)鏡?為什么射線的探測(cè)一般用光子計(jì)數(shù)器？13.天體的有效溫度，色溫度和亮溫度有何差別？II.簡(jiǎn)單計(jì)算(共4題,每題4分,共16分)1．如果要求測(cè)光精度是±0.01,則要求流量最少是多少（不考慮其他誤差）？2.一顆星的目視星等為，離地球距離773光年，計(jì)算它的絕對(duì)星等3.計(jì)算最強(qiáng)發(fā)射在下列波長(zhǎng)的電磁波的熱源的溫度：γ-ray(0.001nm),光學(xué)（500nm）,紅外（100μm）。4.簡(jiǎn)述用三角視差測(cè)量天體距離的方法。III.．我臺(tái)1m反射望遠(yuǎn)鏡的口徑為1016mm,主焦比是F/4，卡焦的焦距為13300mm,主副鏡的間距是2913mm,a.求卡式副鏡的放大率；b．求卡焦的底片比例尺；c．若用像元為15μx15μ的CCD測(cè)光,分辨能力為多少角秒?d．若要求能觀測(cè)的視場(chǎng)為40’,副鏡至少要多大直徑?(每小題4分，共16分)IV．用CCD為接受器進(jìn)行測(cè)光時(shí)，為何要測(cè)本底,暗流和平場(chǎng)?分別如何測(cè)量？(6分)V．一臺(tái)折軸光譜儀的光柵為360mm（寬）x300mm（高）,刻線為600線/mm，衍射角β=30°，工作在光譜二級(jí),若用焦距f為800mm的照相機(jī),用像元大小為12μX12μ的2048CCD作探測(cè)器接受。求a.光柵常數(shù)；b.光柵的理論分辨率；c.角色散;d.倒線色散;e.一次觀測(cè)的光譜波長(zhǎng)范圍。(每小題3分，共15分)VI.雙譜雙星的周期為125天，圓形軌道，兩子星相對(duì)于質(zhì)心的速度分別是51km/s和36km/s，軌道傾角，所以又是一顆食雙星，從開始食到極小11小時(shí)，全食維持99小時(shí)。計(jì)算雙星兩子星的質(zhì)量和半徑。（提示：Kepler第三定律可以寫成,這里用天文單位,用年,用太陽質(zhì)量,且1AU/天＝1730km/s）(8分)中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)南方基地姓名：2008-09年研究生考試試題計(jì)分：科目名稱：實(shí)測(cè)天體物理方法（本試卷滿分為100分，全部考試時(shí)間總計(jì)180分鐘。）答案參考Ｉ．填空或簡(jiǎn)要回答(每小題3分,共39分)１．地球大氣對(duì)天體物理觀測(cè)有哪些影響？答大氣對(duì)天體物理觀測(cè)的影響主要在四個(gè)方面：折射，散射，吸收和閃爍。（或消光，折射和視寧度）２．一架口徑為4米的望遠(yuǎn)鏡，安在視寧度為2角秒的臺(tái)址，和一架口徑為2米的望遠(yuǎn)鏡，安在視寧度為1角秒的臺(tái)址（焦比和其他條件相同），比較這兩架望遠(yuǎn)鏡的極限星等和分辨率。答因?yàn)?，所以其極限星等相同。而分辨率主要由視寧度決定，所以放在視寧度為1角秒臺(tái)址的分辨率更高。３．用簡(jiǎn)單光路圖示意反射望遠(yuǎn)鏡的主焦點(diǎn)，卡塞格林焦點(diǎn)，耐式焦點(diǎn)和折軸焦點(diǎn)。答略．4.望遠(yuǎn)鏡機(jī)架的三個(gè)作用是支撐光學(xué)部件，保持光學(xué)部件相互間的正確位置關(guān)系，將望遠(yuǎn)鏡光軸指向要觀測(cè)的方向。5．名詞解釋：天體的流量天體的光度絕對(duì)星等解釋天體的流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間接收到的來自天體的光子數(shù)（輻射）。天體的光度：?jiǎn)挝粫r(shí)間天體發(fā)射出的所有波長(zhǎng)輻射的總能量。絕對(duì)星等：在距離為10秒差距時(shí)的星等。6．在光學(xué)波段，常用的星等系統(tǒng)有哪些？答在光學(xué)波段，常用的星等系統(tǒng)有：國(guó)際兩色系統(tǒng)，UBV三色系統(tǒng)，ubvy四色系統(tǒng)和UBVRI五色系統(tǒng)。7．自適應(yīng)光學(xué)的大氣補(bǔ)償系統(tǒng)的主要部分是取樣系統(tǒng)，波前探測(cè)，修正系統(tǒng)。8．光斑干涉儀為什么要進(jìn)行短曝光？答為了得到高分辨的像，必須消除或大大減小地球大氣的影響，短時(shí)標(biāo)曝光正是凍結(jié)大氣，以消除這種影響。9．階梯光柵分光儀的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？答第一，因?yàn)橛玫募?jí)次非常高，從而，光柵的刻線少，但分辨率更高；第二，因?yàn)槭墙徊嫔?，同時(shí)可以獲得二維光譜。10.光纖能導(dǎo)光的基本原理是什么？為此，對(duì)進(jìn)入光纖的臨界入射角的要求是什么？答光纖能導(dǎo)光的基本原理是光在光纖內(nèi)部基本上是全反射。為達(dá)到全反射，對(duì)進(jìn)入光纖的臨界入射角的要求是，分別是光纖內(nèi)外玻璃材料的折射系數(shù)。11.描述偏振的幾何參量是哪些?描述偏振的Stokesparameter是哪些？答描述偏振的幾何參量是x,y方向的振幅e1，e2，和x,y分量的位相差δ；或者偏振橢圓的半長(zhǎng)軸和半短軸a和b，和長(zhǎng)軸和x軸的夾角ψ。描述偏振的Stokesparameter是Q，U，V和輻射的總強(qiáng)度I。12.為什么x-ray的觀測(cè)要用掠射望遠(yuǎn)鏡?為什么射線的探測(cè)一般用光子計(jì)數(shù)器？答因?yàn)閄射線光子的能量高，很容易穿透鏡面，只有在入射角接近90度時(shí)，才能在鏡面上反射，這就是掠射望遠(yuǎn)鏡。因?yàn)樯渚€光子的能量很高，具有非常明顯的粒子性；而且光子數(shù)很少。所以一般用計(jì)數(shù)器。13.天體的有效溫度，色溫度和亮溫度有何差別？答三種溫度都是和黑體比較而定義的。只是一個(gè)是和黑體的整個(gè)波長(zhǎng)范圍比較，該黑體的溫度就是有效溫度；與黑體的某個(gè)波長(zhǎng)范圍的能量分布相同，這個(gè)溫度是色溫度，與黑體的某個(gè)波長(zhǎng)的能量相同，這個(gè)溫度是亮溫度。II.簡(jiǎn)單計(jì)算(共4題,每題4分,共16分)1．如果要求測(cè)光精度是±0.01,則要求流量最少是多少（不考慮其他誤差）？解：2.5log(1+1/)=0.01,(1+1/)=10exp0.004=1.0093,1/=0.0093,F=11680。2.一顆星的目視星等為，離地球距離773光年，計(jì)算它的絕對(duì)星等解絕對(duì)星等是在距離為10秒差距時(shí)的星等。773光年=773/3.26（秒差距）=237秒差距=0.18-2.5lg=6.73.計(jì)算最強(qiáng)發(fā)射在下列波長(zhǎng)的電磁波的熱源的溫度：γ-ray(0.001nm),光學(xué)（500nm）,紅外（100μm）。解對(duì)射線，，得＝３對(duì)光學(xué)，，得＝6對(duì)紅外，，得＝4.簡(jiǎn)述用三角視差測(cè)量天體距離的方法。答以地球到太陽的平均距離，即一個(gè)天文單位a為基線，以被測(cè)星方位相近的暗星（認(rèn)為是無窮遠(yuǎn)）為背景星，相隔半年觀測(cè)（假定地球繞日軌道是圓的），看被測(cè)星相對(duì)于背景星的角度差p。顯然，和被測(cè)星的距離d的關(guān)系是p＝a/d弧度＝206265a/d弧秒只要測(cè)出p,便可以知道距離d。如果p＝１弧秒，它所對(duì)應(yīng)的距離d就是一個(gè)秒差距。III.．我臺(tái)1m反射望遠(yuǎn)鏡的口徑為1016mm,主焦比是F/4，卡焦的焦距為13300mm,主副鏡的間距是2913mm,a.求卡式副鏡的放大率；b．求卡焦的底片比例尺；c．若用像元為15μx15μ的CCD測(cè)光,分辨能力為多少角秒?d．若要求能觀測(cè)的視場(chǎng)為40’,副鏡至少要多大直徑?(每小題4分，共16分)答解：a．副鏡的放大率m＝==-3.27b．底片比例尺：α=206265〃/f(mm)=206265〃/13300mm=c．分辨能力為2像元對(duì)應(yīng)的角秒為2X0.015X15.5=0.465〃；d．如果是零視場(chǎng)，所需副鏡直徑為,則，=287.8mm由于視場(chǎng)增加的直徑，=2913=33.9mm,故副鏡的直徑至少需d=+=287.8+33.9=321.7mm.IV．用CCD為接受器進(jìn)行測(cè)光時(shí)，為何要測(cè)本底,暗流和平場(chǎng)?分別如何測(cè)量？(6分)答：本底是沒有曝光時(shí)在CCD像元上產(chǎn)生的電荷數(shù)，測(cè)量方法是記錄零曝光時(shí)間的CCD的讀數(shù),或者用一秒鐘曝光的暗流的2倍減去兩秒鐘曝光的暗流；暗流是無光照時(shí)熱電子產(chǎn)生的電荷，測(cè)量方法是不打開快門積分，測(cè)出的CCD讀數(shù)即是暗流。由于兩者均不是由被測(cè)天體產(chǎn)生的，應(yīng)測(cè)出來，并在資料處理時(shí)減掉，這就是要測(cè)本底和暗流的原因。CCD的各像元對(duì)光的響應(yīng)可能不一致,用均勻的漫射光作光源,進(jìn)行曝光，即是平場(chǎng)。將被測(cè)天體的讀數(shù)（減去天光，本底和暗流后）除以平場(chǎng)（減去本底和暗流），便可消除這種響應(yīng)的不一致性，這就是測(cè)平場(chǎng)的目的。V．一臺(tái)折軸光譜儀的光柵為360mm（寬）x300mm（高）,刻線為600線/mm，衍射角β=30°，工作在光譜二級(jí),若用焦距f為800mm的照相機(jī),用像元大小為12μX12μ的2048CCD作探測(cè)器接受。求a.光柵常數(shù)；b.光柵的理論分辨率；c.角色散;d.倒線色散;e.一次觀測(cè)的光譜波長(zhǎng)范圍。(每小題3分，共15分)解答:a．光柵常數(shù)b=1mm/600＝0.00167mm;b.光柵理論分辨率＝MN＝2X360X600＝432000;c.角色散dβ/dλ＝m/bcosβ＝＝1385弧度／mm=0.0001385弧度/A°d.線色散＝fX(dβ/dλ)＝0.11mm/A°;倒線色散=1/0.11=9.0A°/mme．一次觀測(cè)的