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磁场对原子能级占有数的影响与云南一米太阳塔偏振分析仪设计

胥成林  
【摘要】:磁场,是研究太阳物理乃至天体物理的一个必不可少的课题。而对太阳磁场研究的重要性更为突出,毕竟太阳是离我们最近的一颗恒星,也是唯一一颗可供我们仔细研究的恒星。太阳黑子,作为太阳上的强磁场区域,是磁场在太阳大气中最明显的体现,同时也是一个巨大的磁场实验室。对太阳黑子的研究一方面使我们更了解磁场的本质属性,另一方面也有助于其它物理学科的发展。 本文分为两个部分。在第一部分里,我们首先利用云南天文台的太阳斯托克斯光谱望远镜(Solar Stokes Spectrum Telescope,S~3T)得到的Stokes光谱资料进行分析,借助于原子能级对玻尔兹曼分布偏离的新定义(此定义直接可由连续源函数与线源函数之比得到),通过反演谱线Fe Ⅰ 6302.5的Stokes轮廓研究了磁场对原子能级占有数的影响。我们定义的偏离因子和磁场间的关系说明了随着磁场增加,中性铁线6302.5(?)(Landé g_(eff)=2.5)的下能级的能级占有数成指数增长。这表明磁场能够对那些Landé因子非零的能级的原子占有数进行再分布。因此这种效应应该包含到统计平衡的计算中。此外,为了进一步证明这一激发关系与温度无关,我们在地面实验室里对发射线Hg Ⅰ 5461(?)也做了磁场强度与能级占有数关系的研究。实验结果也证实了磁致激发的关系。最后通过考虑磁能在波尔兹曼分布中的作用解释了这一指数关系。 第二部分给出了云南1米太阳塔(YunNan Solar Telescope,YNST)偏振仪的设计方案。我们的设计对四条选定的谱线都具有很高的测量效率,这显示了该偏振仪优良的消色差性能。这也保证了我们望远镜的科学目标的实现,即同时测量光球谱线和色球谱线。对于选定的四条谱线Fe Ⅰ 525.06nm,MgI 517.27nm,和Fe Ⅰ(630.15nm、630.25nm),其总的偏振测量效率分别为1.0,0.9999,0.9691和0.9691。同时我们也考虑了Stokes各偏振分量的测量效率的平衡问题。另一方面,设计中的crosstalk也得到了很好的抑制,仅有Q→U和U→Q的crosstalk存在,但是都比较小。根据我们的设计,偏振测量精度能够达到3.0×10~(-4)。最后我们对该偏振仪和国际上已经投入使用的偏振仪进行了比较,如TIP(或LPSP)以及SOLIS使用的偏振仪。


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