분광관측 기기

용어

분광 분해능

(1)
\begin{align} R = {\lambda \over {\Delta \lambda}} \end{align}
  • $\lambda$는 파장, $\Delta \lambda$는 분해할 수 있는 최소 파장 간격
  • 낮은 분해능: $10 < R < 1000$
  • 중간 분해능: $1000 < R < 10,000$
  • 높은 분해능: $10,000 < R$

분산

(2)
\begin{align} D = {\Delta \lambda}/ \mathrm{pixel} \end{align}

프리즘

  • 굴절: 밀도가 높은 매질 속에서, 광속은 진공에서보다 느려진다.
  • 프리즘은 빛을 굴절시켜 분산시킨다.
  • 프리즘을 이용한 분광
    • 망원경 앞에 커다란 프리즘 설치.
    • 가장 간단한 방법.
    • 점광원 하나하나가 모두 스펙트럼을 형성함
    • 대체로 분해능이 낮음.

슬릿 분광기의 구조

schematic_diagram_of_a_slit_spectrograph.png
  • 개구(entrance aperture): 슬릿. 시상 원반보다 작다.
  • 시준기(collimator): 광선을 평행하게 만들어줌
  • 분산도구(dispersing element): 서로 다른 파장의 빛을 서로 다른 방향으로 보낸다.
  • 카메라(camera): 평행 광선을 다시 모아준다.
  • 탐지기(detector): 전하결합소자, IR array 등.

슬릿

슬릿을 사용하는 이유:

  • 분해능 증가
    • 슬릿을 좁힌다
    • 처리량을 감소시킨다
  • 잡광 차단
    • sky 잡광
    • 다른 천체의 빛
  • 비교 기준을 잡는다.

시준기

  • 시준기는 분산된 광선을 평행하게 만들어준다.
  • 시준기의 F값(초점거리/구경)은 망원경의 그것과 같아야 한다.
  • 시준기의 크기에 따라 분광기 안의 광선의 직경이 결정된다.

회절격자

reflection_grating.png
  • A와 B의 경로차가 파장의 정수배이면 간섭을 일으킬 것이다.
  • 경로차는 $d \sin \alpha + d \sin \beta$ 이므로 격자방정식은 다음과 같이 서술된다.
(3)
\begin{align} d \sin \alpha + d \sin \beta = \mathrm{n}\ \lambda \end{align}
  • $d$는 격자의 각 면 사이의 간격
  • $\alpha$는 입사각으로 모두 같고
  • $\beta$는 회절각으로 파장의 함수로 정해지니,
(4)
\begin{align} \sin \beta = {{\mathrm{n}\lambda} \over d} - \sin \alpha \end{align}

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