Bài giảng Thiên văn học đại cương - Chương 2: Ánh sáng - quang phổ

Chương này giới thiệu tổng quan về ánh sáng và quang phổ, một lĩnh vực cốt lõi trong vật lý và thiên văn học hiện đại. Việc nắm vững các loại bức xạ điện từ và cách chúng tương tác với vật chất là chìa khóa để giải mã các hiện tượng vật lý trong vũ trụ, từ cấu trúc vi mô của nguyên tử, phân tử đến các quá trình diễn ra trên các thiên thể. Mục tiêu là cung cấp nền tảng vững chắc về nguồn gốc và đặc trưng của ánh sáng, bao gồm cả các loại quang phổ khác nhau, làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn.

Sinh viên ngành vật lý, vật lý thiên văn; các nhà nghiên cứu cần tìm hiểu sâu về ánh sáng, quang phổ và các hiện tượng bức xạ liên quan.

Chương 2 trình bày một cái nhìn toàn diện về ánh sáng và quang phổ, khám phá bản chất đa dạng của bức xạ điện từ và các cơ chế tạo ra chúng. Nội dung bắt đầu với việc phân loại bức xạ điện từ thành bản chất nhiệt và phi nhiệt. Đối với bức xạ nhiệt, chương đi sâu vào khái niệm vật đen tuyệt đối, công thức Planck và công thức Wien, giải thích cách tạo ra quang phổ liên tục và ứng dụng trong việc xác định nhiệt độ các thiên thể. Phần bức xạ phi nhiệt bao gồm bức xạ Synchrotron, phát sinh khi electron chuyển động trong từ trường, và quá trình tán xạ Compton ngược, nơi electron năng lượng cao truyền năng lượng cho photon, tạo ra tia X và tia Gamma. Tiếp theo, chương phân tích quang phổ vạch của nguyên tử và phân tử, với ví dụ cụ thể về quang phổ nguyên tử Hydrô, làm nổi bật vai trò của chúng trong việc xác định thành phần và cấu trúc vật chất. Cuối cùng, các hiệu ứng quang học quan trọng như hiệu ứng Doppler quang học, hiệu ứng Stark và hiệu ứng Zeeman được giới thiệu, giải thích cách chúng cung cấp thông tin về chuyển động, từ trường và điện trường trong môi trường phát xạ. Cách tiếp cận này kết hợp lý thuyết với các ví dụ minh họa, cung cấp kiến thức nền tảng thiết yếu cho việc phân tích các tín hiệu ánh sáng từ nhiều nguồn khác nhau, phục vụ cho các lĩnh vực từ vật lý thiên văn đến vật lý nguyên tử.