观测设备

天体信息的载体

• 电磁辐射：光子
• 物质：原子核，宇宙射线
• 中微子
• 引力波

电磁辐射分为：

• 热辐射：如黑体辐射
• 非热辐射：
  • 回旋辐射
  • 同步辐射
  • 逆康普顿散射
  • 韧致辐射

中微子由于极小的相互作用，所以保留了宇宙早期的信息。

地球大气的影响

• 大气折射：折射
• 大气消光：吸收和散射
• 大气辐射
• 大气湍流

由于地球大气的密度随高度呈指数地减小，因此下层大气的消光作用是主要的，如果选择较高的山峰进行天文观测，大气消光的影响将显著减小，这也是天文台常建在高山上的原因。

光学厚度：

$$\tau=\int_{0}^{s}\alpha ds$$

对于天顶距为$z$的天体，光学厚度为：

$$\tau(z)=\tau_0/\cos z$$

透射系数：

$$P(z)=e^{-\tau(z)}$$

天文光学望远镜

参数：

• 口径：$D$；光通量正比于$D^2$
• 相对口径：$A=D/f$，天体的视面积正比于$f^2$，亮度正比于$A^2$
• 放大率
• 视场
• 分辨角
• 贯穿本领

像差：

• 不满足近轴条件
  • 球差
  • 慧差
  • 像散
  • 场曲
  • 畸变
• 不满足单色条件
  • 色差

望远镜的分类：

• 折射望远镜
• 反射望远镜
  • 牛顿反射望远镜
  • 主焦反射望远镜
  • 卡西格林反射望远镜
  • 耐焦反射望远镜
  • 格里高利反射望远镜
  • RC系统
  • 折轴系统
• 折反射望远镜
  • 施密特望远镜
  • 马克苏托夫-卡塞格林望远镜
  • 贝克尔系统
  • 超施密特望远镜

辐射探测器

• 光化学：照相底片
• 光热：热电偶
• 光电：PMT
• 波长变化：闪烁体

性能参数：

• 光子统计和噪声
• 量子效率
• 响应
• 分辨率
• 探测率

光度测量

响应函数：

$$F_\lambda=P_\lambda(z)F_{0\lambda}$$

总响应：

$$D=\int_{\lambda_1}^{\lambda_2}\phi_\lambda F_\lambda d\lambda$$

其中$\phi_\lambda$是相对响应函数。

平均波长：

$$\bar{\lambda}=\frac{\int_{\lambda_1}^{\lambda_2}\lambda\phi_\lambda d\lambda}{\int_{\lambda_1}^{\lambda_2}\phi_\lambda d\lambda}$$

通带半宽：$\phi_\lambda$的半高宽。

按照通带半宽：

• 宽波段：$\Delta\lambda>300 A$
• 中波段：$100 A<\Delta\lambda<300 A$
• 窄波段：$\Delta\lambda<100 A$

早期测光系统：

• 国际二色系统
• UBV系统

色指数：在不同波段测到的星等之差。

色温度和色指数的关系：

$$T_c=\frac{7900}{B-V+0.72}$$

图像测量

光谱观测