K 2013. máj. 16. ideg. II. rész 3/A 2449

A tapasztalatok szerint a csillagok forró felszíne az elektromágneses spektrum széles tartományában bocsát ki ún. hőmérsékleti sugárzást. A sugárzás intenzitása a sugárzás hullámhosszától függ, ahogy ezt a mellékelt ábra mutatja.     

    

Az ún. Wien-féle eltolódási törvénynek megfelelően a csillagfelszín hőmérséklete szoros összefüggésben van azzal a hullámhosszal, amelynél a kibocsátott hőmérsékleti sugárzás intenzitása maximális. Az alábbi táblázatban néhány csillag felszíni hőmérsékletének értéke, valamint a csillagra jellemző maximális intenzitású hőmérsékleti sugárzás hullámhossza található.     
 

A csillag neveFelszíni     
 hőmérséklete      
\((\mathrm{K})\)
 \(\lambda_{\mathrm{max}}\)     
\(\left(10^{-7}\ \mathrm{m}\right)\) 
 Achernar15 0001,9
 Arcturus43006,7
 Betelgeuse35008,3
 Deneb85003,4
 Proxima Centauri 30009,7
 Rigel11 0002,6
 Sirius99002,9
 Spica22 4001,3

a)  Ábrázolja grafikonon a táblázatban található hőmérsékletadatokat (\(T_{\mathrm{felszín}}\)) a maximális intenzitáshoz tartozó hullámhossz (\(\lambda_{\mathrm{max}}\)) függvényében! Az ábrázolt pontok segítségével vázolja föl a csillagokra jellemző \(T_{\mathrm{felszín}}\) - \(\lambda_{\mathrm{max}}\) görbét! 
 

a) A megfelelő grafikon elkészítése és az adatok helyes ábrázolása:

6 pont  
(bontható)

 

(A megfelelően skálázott és feliratozott tengelyek 1‑1 pontot érnek, az adatpárok helyes ábrázolása összesen 3 pontot ér. 2‑3 adat hibás ábrázolása esetén 1 pontot, 4‑5 adat hibás ábrázolása esetén 2 pontot kell levonni. A görbe illesztése 1 pontot ér. Amennyiben a vizsgázó a görbe illesztése helyett csak összekötötte az adatpontokat, az illesztésért járó pont nem adható meg. Az adatpontok címkézése a csillagok nevével nem feltétlenül szükséges, a hiányuk nem számít hibának.)

b)  Becsülje meg a görbe alapján a Nap felszíni hőmérsékletét, ha a sugárzásának intenzitása a ${\lambda }_{\mathrm{max}}=5\cdot {10}^{-7}\ \mathrm{m}$ hullámhossznál maximális!

$5400\ \mathrm{K}\thinspace \unicode{x2013} \thinspace 6400\ \mathrm{K}$ között valahol.

b) A Nap elhelyezése a grafikonon:

4 pont
(bontható)

A Napnak megfelelő pontot a vízszintes tengely mentén a megadott ${\lambda }_{\mathrm{max}}=5\cdot {10}^{-7}\ \mathrm{m}$ pozícióban kell elhelyezni (1 pont), úgy, hogy a már ábrázolt adatpontok alapján berajzolt hiperbolára essen (2 pont). A Napnak megfelelő pontot feliratozással vagy valamely szimbólummal egyértelműen meg kell jelölni, a többi adatponttól meg kell különböztetni (1 pont).

A Nap felszíni hőmérsékletének meghatározása a grafikon alapján:

3 pont

A Nap felszíni hőmérsékleteként $5400\ \mathrm{K}$, illetve $6400\ \mathrm{K}$ között bármely értéket el kell fogadni.

c)  Mely csillagok sugároznak maximális intenzitással az ultraibolya tartományban?

A látható fény színképe
 

 ibolya  380-450 nm 
 kék  450-495 nm
 zöld  495-570 nm
 sárga  570-590 nm
 narancs   590-620 nm
 vörös  620-780 nm

A Sirius, a Rigel, a Spica, az Achernar és Deneb.

c) Azon csillagok felsorolása, amelyeknél a sugárzás intenzitásának maximuma azultraibolya tartományba esik:

3 pont
(bontható)

A Sirius, a Rigel, a Spica, az Achernar és Deneb.

(3‑4 megfelelő csillag felsorolása esetén 2 pont, 1‑2 esetén 1 pont jár.)

d)  Az itt felsorolt csillagok közül melyeket látjuk vörösnek?

Az Arcturus-t, a Betelgeuse-t, illetve a Proxima Centauri-t.

d) Azon csillagok felsorolása, amelyeket vörösnek látunk:

4 pont
(bontható)

Az Arcturus, a Betelgeuse, illetve a Proxima Centauri.

(A három csillag megnevezése 1 + 1 + 1 pontot ér, amennyiben a megnevezett csillagok között szerepel Betelgeuse vagy a Proxima Centauri még egy pont jár, mivel plusz 1 pontot ér annak felismerése, hogy azt a csillagot is vörösnek látjuk, melynek sugárzási maximuma az infratartományba esik.)

Összesen: 20 pont