§ 4.5. Spektral chiziqlarning Dopler siljishi

Ma’lumki, kuzatuvchi va yoritgich orasidagi masofa vaqt davomida o’zgarsa unda bu spektral chiziqlarni siljishiga olib keladi va yoritgichning nuriy tezligi noldan farqli ekanligidan dalolat beradi. Harakatlanayotgan yoritgichlarning uchun nuriy tezliklarini o‘lchash imkoni spektral tahlil yordamida amalga oshiriladi. Yoritgichning nuriy tezligi deganda, yoritgichning harakat tezligi vektorining qarash chizig‘i bo‘yicha tashkil etuvchisi tushiniladi. Harakatdagi manbaning nuriy tezligini o‘lchash usuli Dopler tomonidan 1847 yilda ishlab chiqilgan bo‘lib, unga ko‘ra, nurlanayotgan manbaning qarash chizig‘i bo‘yicha siljishi, uning spektrida spektral chiziqlarni siljishiga olib keladi. Agar spektral chiziqning siljish kattaligi =-₀ bo‘lsa bu erda (₀–harakatdagi manba ma’lum spektral chizig‘ining to‘lqin uzunligi, -harakatdagi manbaning o‘sha chizig‘ining o‘zgargan to‘lqin uzunligi) manbaning nuriy tezligi ushbu formuladan topiladi:

yoki

-nuriy tezligi s=3^.10⁸ m/s - yorug‘lik tezligini ifodalaydi. Agar -manfiy ishora bilan chiqsa, ya’ni ₀ (spektrning binafsha tomoniga siljisa) manba kuzatuvchiga tezlik bilan yaqinlashayotgan, aksincha musbat ishorali bo‘lsa, ya’ni ₀ (chiziq spektrning qizil tomoniga siljisa) manba kuzatuvchidan uzoqlashayotgan bo‘ladi. Odatda yoritgichining yoki uning qismlarining tezligi <<s bo‘lganidan, spektral chiziqning siljishi - ham juda kichik bo‘ladi. Shuning uchun bunday siljishni vizual o‘lchash juda murakkab bo‘lib, Dopler effektidan, asosan spektrofotometriya ishga tushgandan so‘ng foydalanish imkoni tug‘ildi. Birinchi bo‘lib Dopler prnsipini rus olimi A.A. Belopolskiy tomonidan muvaffaqqiyatli sinab ko‘rildi. Shu tufayli ba’zan bu effekt astronomiyada, Dopler-Belopolskiy effekti ham deb yuritiladi. Dopler effekti astrofizikada juda katta rol o‘ynab, yoritgichlarning harakatini o‘rganishdan tashqari, nurlanuvchi osmon jismlarining o‘z o‘qi atrofida yoki markaziy boshqa bir jism atrofida aylanishlarini ham aniqlashga imkon beradi. Xususan erning Quyosh atrofida va o‘z o‘qi atrofida aylanishlarini ham Dopler prinsipi asosida oson aniqlash mumkin. Ma’lumki Yer Quyosh atrofida o‘rtacha 30 km/s tezlik bilan harakatlanib, harakat yo‘nalishini fazoda o‘zgartirib boradi. Natijada ma’lum momentda uning harakati yo‘nalgan ekliptika tekisligida yotuvchi yulduzlar spektrida chiziqlar binafsha tomonga  kattalikka siljigan holda ko‘rinib, uning kattaligi ushbu ifodadan topiladi:

bu erdan bo‘ladi.

Quyoshning ekvatori zonasida, uning aylanishi tufayli chiziqli tezligi 2 km/s bo‘lib, ekvatorining sharqiy va g‘arbiy qismlarining spektrlarida chiziqlarning siljishi mos ravishda, 0,035A kattalikni beradi.

§ 4.6. Spektral qurilmalar

Osmon jismlaridan kelayotgan nurlanishlarni o'rganishda spekral qurilmalardan keng foydalaniladi, shulardan biri spektrograflardir. Spektrografning eng soda ko'rinishi bu teleskop oldi tomoniga o'rnatilgan prizmadir. Bu turdagi qurilma obektiv-prizmali spektrograf deyiladi. Prizma turli to'lqin uzunliklarni spektrga sochib yuboradi, uni esa oson qayd etsa bo'ladi. Spektrning kengligini oshirish maqsadida, ekspozitsiya davomida teleskop spektrga perpendikulyar ravishda bir oz suriladi. Obektiv-prizmali spektrograf yordamida ko'p sonli spektrlar olinishi mumkin.

4.8-rasm. Tirqishli spektrografning ishlash printsipi. Tirqishdan o'tgan yorug'lik kollimatorga kelib tushadi (bir-biriga parallel qilinadi), prizma yordamida spektrga ajraladi va fotoplastinka yoki CCD kameraga proektsiyalanadi

Osmon jismlari haqida yanada aniqroq ma'lumot olish uchun tirqishli spektrografdan foydalanish ma'qul. U teleskopning fokal tekisligida joylashgan tor tirqishdan iborat. Tirqishdan o'tgan yorug'lik kollimatorga yo'naltiriladi, u o'ziga tushgan barcha yorug'likni qaytarish yoki sindrish orqali parallel nurlar dastasiga aylantiradi. Shundan keyin prizma yordamida yorug'lik spektrga jaraladi va detektorda fokuslanadi. Hozirgi kunda detektor sifatida CCD-kameralar ishlatiladi. To'lqin uzunliklarni aniq belgilash maqsadida yulduz spektridan tashqari solishtirma spektr ham kuzatiladi. CCD-kameralar bilan moslangan zamonaviy spktrograflarda solishtirma spektr alohida tasvir sifatida olinadi. Katta tirqishli spektrograflar ko'p hollarda teleskopning fokusida joylashgan bo'ladi.

Spketrni hosil qilish uchun prizma o'rniga diffraktsion panjara ham ishlatiladi. Panjara yonma-yon turgan, bir millimetrga bir necha yuzdan iborat o'ta tor chuqurchalardan iborat. Yorug'lik ushbu chuqurchalarning devorlaridan qaytganda, qo'shni nurlar bilan interferentsiyalanadi va turli tartibdagi spektrlarni hosil qiladi. Panjaralarning ikkita turi mavjud: qaytaruvchi va o'tkazuvchi panjaralar. Qaytaruvchi panjarada prizma yoki o'tkazuvchi panjara kabi yorug'lik nurlari yutilmaydi. Panjara odatda prizmaga nisbatan yuqoriroq dispersiyaga, ya'ni spektrni yoyish qobiliyatiga ega. Dispersiyani panjaradagi chuqurchalarning zichligini oshirish orqali kattalashtirsa bo'ladi. Tirqishli spektrograflarda qaytaruvchi panjaralar keng tarzda ishlatiladi.

Qaytaruvchi difraksion panjara, parallel shtrixlar o‘yilgan alyuminlangan ko‘zgu bo‘lib, shtrixlarning oralig‘i va chuqurligi nurning to‘lqin uzunligi bilan solishtiriladi. Yorug‘lik nurlariga mo‘ljallangan difraksion panjaraning har millimetrlariga odatda 600 ga yaqin o‘zaro parallel shtrixlar o‘yilib, ixtiyoriy qo‘shni shtrix orasi qat’iy bir xil (1,66 mk) bo‘lishi ta’minlanadi. Shuning uchun difraksion panjaralarni yasash, murakkab vazifalardan hisoblanadi. Difraksion panjara yordamida spektr hosil qilish yorug‘likning difraksiyasi hamda interferensiya hodisalariga asoslangan.

Ajrata olish kuchi spektral qurilmalarning asosiy xarakteristikasi bo‘lib, bir-biriga juda yaqin joylashgan ( oralikda)  to‘lqin uzunligidagi spektral chiziqlarni o‘zaro ajratib qayd qilishi bilan belgilanadi va quyidagicha ifodalanadi:

Spektral qurilmaning burchak dispersiya deb ataluvchi parametri ifoda bilan aniqlanadi, bu erda  - bir-biridan  to‘lqin uzunliga farqlanuvchi spektrda yotuvchi elementdan (prizma yoki difraksion panjara) o‘tgan ikki parallel monoxromatik nurlar dastasi orasidagi burchakni xarakterlaydi.