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威尼斯人官网:如何给太阳做“CT”?

时间:2020/6/27 13:12:47  作者:  来源:  查看:9  评论:0
内容摘要:  2016年,中国科学院光电技术研究所太阳高分辨力成像研究团队成功研制了当时世界上通道数最多的太阳大气多波段层析成像系统,媒体报道说给太阳做 “CT”。但是为什么可以给太阳做“CT”?具体怎么做“CT”?让我们从源头开始,一起回顾一下这项技术的演进过程。  太阳光谱,从颜色到夫...
  2016年,中国科学院光电技术研究所太阳高分辨力成像研究团队成功研制了当时世界上通道数最多的太阳大气多波段层析成像系统,媒体报道说给太阳做 “CT”。但是为什么可以给太阳做“CT”?具体怎么做“CT”?让我们从源头开始,一起回顾一下这项技术的演进过程。

  太阳光谱,从颜色到夫琅禾费线

  本质上,太阳层析成像并不是我们常规理解的断层扫描成像,而是利用不同波长的太阳光进行多光谱同时成像的过程。因此在开始介绍之前,我们得先补充一点有关太阳光谱的知识。

  在太阳物理研究初期,科学家是从太阳的颜色研究入手的。最著名的要数牛顿的三棱镜实验。当一缕太阳光通过三角形棱镜时,会按照波长不同被色散开来形成彩虹状的各种颜色排列,就像下图展示的那样。也就是说,白色的太阳光是由彩虹般多重颜色的光组合而成的。这种色散后按照不同颜色(波长)的组合排列就是光谱。当然后来随着科学对光的进一步理解(光是电磁波),光谱也用来描述所有电磁波的波长分布。

  颜色通常是部分波长的电磁波(可见光波段)被人类视觉系统感知后的产物。根据波长的不同,伽马射线到无线电都是电磁波,只是绝大部分都是我们人类无法直接感知的,我们视觉系统可见的那很小一部分被称为可见光。

  在牛顿之后,英国化学家兼物理学家威廉·海德·沃拉斯顿(William Hyde Wollaston)在1802年研究各种透明物体的折射特性时,发现经过色散后的太阳光谱中存在一些暗线(没有颜色),他当时以为这是不同颜色的分界线,并没有进一步研究,错过了开启一个新学科的机会。十五年后,约瑟夫·冯·夫琅禾费(Joseph von Fraunhofer)基于衍射光栅发明了光谱仪,并独立地再次发现了太阳光谱中的暗线,他发现有574条这样的暗线,这就排除了沃拉斯顿关于颜色分界线猜想。然而当时夫琅禾费的兴趣也不在太阳光谱,并没有关心这些现象背后的理论,他基于光栅光谱仪精确测量了每条暗线对应的波长,只是使用它们来标校玻璃的折射率(他是当时世界上最好的玻璃制造商)。待后人搞清楚这些暗线的由来后,为了纪念这位“使我们更加接近星星”的人(夫琅禾费的墓志铭“He brought us closer to the stars”),这些太阳光谱上的暗线被称为“夫琅禾费线”。

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