SU957009A1 - Способ измерени дифференциальной лучевой скорости в солнечной атмосфере - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛБНОЙ ЛУЧЕВОЙ СКОРОСТИ В СОЛНЕЧНОЙ АТМОСФЕРЕ

1

Изобретение относитс  к астрофизическим измерени м и предназначено дл  высокочувствительных измерений дифференциальной лучевой скорости самосвет щихс  прот женных объектов, например Солнца.

Известен способ измерени  дифферен- 5 циальной лучевой скорости р солнечной атмосфере 1.

Недостатком известного способа  вл етс  ограниченное число спектральных линий, пригодных дл  измерений.,Q

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ из.мерени  дифференциальной лучевой скорости в солнечной атмосфере, основанный на измерении допплеровского смещени  фраунгоферовых линий с использованием спектрографа 2.15

Недостатком известного способа  вл етс  невысока  чувствительность измерений.

Это св зано с тем, что согласно данному способу на вход спектрографа при пЬмощи механического модул тора поочередно на- 2о правл ют свет от исследуемой детали солнечного изображени  и параллельный пучок от Солнца, при этом в определенном участке спектральной линии измер ют разность интенсивностей при различных положени х

механического модул тора. Вследствие этого, во-первых, количество света, проход щее в спектрограф от исследуемой детали и количество света от параллельного пучка должны быть строго равны, иначе возникает паразитна  модул ци  интенсивности. Но это условие посто нно нарушаетс , так как при переходе от одной детали солнечного изображени  к другой  ркость измен етс , тогда как  ркость параллельного пучка остаетс  относительно стабильной.

Во-вторых, незначительные биени  во вращении стекл нного блока модул тора вызывают угловые смещени  пучка света на колиматоре спектрографа и соответственные смещени  спектра, что создает ложный сигнал, неотличимый от истинного. При длиннофокусных спектрографах, обычно примен емых в солнечной астрономии, ложный сигнал этого вида может достигать дес тков или даже сотен метров в секунду.

Цель изобретени  - повышение чувствительности измерени  дифференциальной лучевой скорости.

Цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  дифференциальной лучевой скорости в солнечной атмосфере, основанному на измерении допплеровского смещени  фраунгоферовых линий, с использованием телескопа и спектрографа, световой пучок, образующий солнечное изображение, в фокальной плоскости телескопа дел т на два пучка, каждый из которых пол ризуют по кругу во взаимно противоположных направлени х , совмещают на входной щели спектрографа исследуемые детали изображени , производ т пространственную модул цию полученных на выходе спектрографа спектра-льных компонент и по двум крыль м фраунгоферовой линии регистрируют изменение интенсивности на частоте модул ции, по которому определ ют дифференциальную лучевую скорость.

На фиг. 1 изображен пример схемы устройства , реализующего способ; на фиг. 2 - схемы, иллюстрирующа  образование сигнала.

Устройство включает пол ризационную призму 1, фазовую ахроматическую пластину 2, входную щель 3 спектрографа, электрооптический модул тор 4 юл ризации, пол ризационную призму 5. коллиматор б, камерное зеркало 7, диагональное плоское зеркало 8, диагональное плоское зеркало 9, входную Н1,ель фотометра 10, фотометр 11, синхр01 ный детектор 12, задаюнхий генератор 13.

Непол ризованные лучи света от точек А и В солнечного изобрахлени  в призме 1 разлагаютс  каждый ма два луча с ортогональной линейной пол ризацией. Призма 1 представл ет собой гчластину кальцита, вырезанную параллельно плоскости спайности. Один из линейно пол ризованных лучей проходит через нризму, не отклон  сь, другой исщз1тывает прело.млет.е и смещаетс  призмой на заданное рассто ние. Далее лучи проход т через четвертьволновую пласгину 2, оси которой составл ют угол 45° с направлени ми линейной пол ризации лучей. По выходе из пластины 2 лучи будут

пол ризованы по левому и ираво.му кругу соответственно. Через входную щель спектрографа 3 пройдут лучи с правой круговой пол ризацией от элемента А и с левой круговой пол ризацией от элемента В. Если лучевые скорости элементов А и В различны, то кажда  спектральна  лини  окажетс  состо щей из двух компонент противоположно пол ризованных по кругу (фиг. 2, поз. А). Ситуаци  напоминает нормальный эффект Зеемана с тем существенным отличием, что в нашем случае пол ризаци  компонент стопроцентна . При прохождении света через электрооптический .модул тор пол ризации 4, на который подаетс  управл ющий сигнал вида «Меандр и призму 5 пространственное расположение спектральных компонент .мен етс  в соответствии с фиг. 2, поз. б, в, где ДДу - рассто ние между компонентами , обусловленное различием лучевых скоростей в исследуемых элементах

изображени ; ДХр- амплитуда пространственной модул ции, обычно составл юща  около полущирины спектральной линии; S -входна  щель фотометра.

При одной фазе модулирующего сигнала компоненты расход тс  и через щель S пройдет излучение интенсивностью 1 + Ajly при другой фазе компоненты смеп аютс  навстречу друг другу к 2-

U/LV. Таким образо.м, за период модул ции AI 1 - и на выходе фотометра по витс  переменный сигнал, который далее де.модулируетс  синхронны.м детектором 12.

Электрооптический модул тор пол ризации работает, как неременна  фазова  пластина :±-4- и превращает круговую пол ризацию в линейную. (В качестве модул тора можно использовать кристаллы DKDP с продольным электрооптическим эффектом). Д;|  лучей прощедщих модул тор направлени  линейной пол ризации взаимно ортогональны и мен ютс  на противоположные ciiHxpOHHO с управл ющи.м напр жением. По:1 ризационна  призма в простейщем случае представл ет собой такую же пластину ка,г1ьцита, как и приз.ма 1 на фиг. 1. Эта призма один из пол ризованных лучей отклон ет, а другой пропускает без отклонени . Поскольку пол ризаци  лучей .мен етс , T(j в соответствии с эти.м мен етс  и их пространственное положение, напри.мер, если при одной ф.азе напр жени  на модул торе через нризму без отклонени  проходит луч, имеющий правую круговую пол ризацию , а отклон етс  луч гюл ризованной левоциркул рно, то при другой фазе напр жени  картина мен етс  на обратную. Приз .ма ориентируетс  так, чтобы направление отклонении лучей совпадало с направлением дисперсии спектрографа, а направлени  пол ризации лучей в призме совпадали с направлением пол ризации лучей, выход щих из .модул тора.

Если использовать дл  этой цели пол ризационную призму, склеенную из двух пластин кальцита, взаимно ориентированных таким образом, что луч,  вл ющийс  обыкновенным в первой пластине, будет необыкновенны .м во второй и наоборот, в такой нризме отклонение в противоположных направлени х будут испытывать оба луча.

Предлагае.мый способ обеспечивает повышение чувствительности измерений более чем в 10 раз в сравнении с извеетным способом, а в сравнении с обычными методами , использующими компенсатор лучевой скорости солнечногоо магнитографа, выигрыш составл ет более двух пор дков.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  дифференциальной .Пчевой скорости в солнечной ат.мосфере.

   основанный на измерении допплеровского смещени  фраунгоферовых линий с использованием телескопа и спектрографа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности измерений, световой пучок, образующий солнечное изображение, в фокальной плоскости телескопа дел т на два пучка, каждый из которых пол ризуют по кругу по взаимно противоположных направлени х , совмещают на входной щели спектрографа исследуемые детали изображени , модулируют пространственное расположение полученных на выходе спектрографа спект /77 me/feC/fO/70

   ральных компонент и по двум крыль м фраунгоферовой линии регистрируют изменение интенсивности света на частоте модул ции, по которому определ ют дифференциальную лучевую скорость.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР№ 754217, кл. G 01 J 3/06, 1978

   2 Kalinjak А., Vassilyeva G. On the velocity tield dlstribцtioh in solar photosphere Solar Physigs, 1971, v. 16, № 1, p 37.