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S2 - Bestimmung der Magnetfeldstärke eines Sonnenflecks
Aufgabe
Bestimmen sie die Magnetfeldstärke eines Sonnenflecks aus der Aufspaltung der Spektrallinien durch den Zeeman-Effekt.
Beobachtung
Die Beobachtung wird mit dem Sonnenteleskop im Einsteinturm durchgeführt.
Datenreduktion
Auswertung
Für die Auswertung kann das aus dem Versuch S1 bekannte Python-Skript comparespecs.py verwendet werden. Die Angaben sind entsprechend anzupassen und es ist zu beruecksichtigen, dass nun beide Spektren in einer Datei stehen. Verwenden Sie den Editor ihrer Wahl. Die Spektren sollten wiederum über einige Reihen gemittelt werden, um potentielle Pixelfehler auszugleichen, wobei die Bereiche maximaler Aufspaltung auszuwählen sind. Speichern Sie das Skript und führen es mit
./comparespecs.py
aus. Dies ergibt eine PS-Datei mit den überlagerten Spektren, die mittels
gv speccmp.ps &
betrachtet werden kann. Der Dateiname kann auch innerhalb des Skripts angepasst werden. Die Verschiebung der Zeeman-Komponenten $\Delta \lambda$ muss ausgemessen werden. Für die Wellenlängeneichung werden die atmosphärischen Sauerstofflinien (nach unten stehender Tabelle) benutzt. Die magnetische Induktion ergibt sich zu:
$B[\mathrm{T}] = \frac{4\pi m_\mathrm{e} c}{e} \cdot \frac{\Delta \lambda}{g\lambda_0^2} = 2.142\cdot 10^7\cdot\frac{\Delta \lambda[\mathrm{nm}]}{g\lambda_0^2[\mathrm{nm}^2]} = 2.142\cdot 10^4\cdot\frac{\Delta \lambda[\mathrm{pm}]}{g\lambda_0^2[\mathrm{nm}^2]}$
mit den Wellenlängen $\lambda_0$ und Landé-Faktoren $g$:
$\lambda_0\,[\mathrm{nm}]$ | ||
---|---|---|
Fe | 630,151 | $g = \frac{5}{3}$ |
Fe | 630,250 | $g = \frac{5}{2}$ |
O2 | 629.846 | |
O2 | 629.923 | |
O2 | 630,200 | |
O2 | 630,276 |
Protokoll
Es ist ein gemeinsames Protokoll aus den Versuchen S1 und S2 zu erstellen.
Im Protokoll ist zunächst auf die Theorie des Zeeman-Effektes einzugehen, dessen Bedeutung in diesem Versuch zu erläutern, sowie die Formel zur Bestimmung der Magnetfeldstärke aus dem Zeeman-Effekt herzuleiten. Suchen sie im SOHO-Archiv das Sonnenfleckenbild, welches zum Beobachtungsdatum gehört und klassifizieren sie die Flecken nach dem Waldmeierschema. Die Magnetfeldstärke ist zu bestimmen und im Hinblick auf Plausibilität und Vergleichszahlen zu diskutieren.