射电天文学.doc

射电天文学一、 课程基本信息课程名称：射电天文学（实测天体物理射电部分）英文名称：Radio Astronomy课程编号：1211009课程类别：专业方向课学分数：3 适用专业：天文学时数： 48编写日期：2006.11一、教学目标：了解关于电磁波的传播与偏振，射电望远镜的接收机和天线，射电干涉仪及观测的方法，辐射机制以及射电天体的基本知识。二、教学内容和学时分配内容提要：主要介绍射电天文的基本而全面的基础知识，包括射电天文的概况、电磁波辐射及传播、电磁波的偏振、信号处理、天线的基本原理、接收机、射电天文干涉仪、射电天文的观测方法、射电连续谱的发射机制、星际空间的分子。1 射电天文基础：4学时1.1 射电天文在天体物理中的地位1.2 射电窗口1.3 一些基本定义1.4 辐射转移1.5 黑体辐射和亮温度1.6 Nyquist原理和噪声温度2 电磁波的传播：6学时2.1 麦克斯韦方程组2.2 能量守恒和坡印廷矢量2.3 复数场向量2.4 波动方程2.5 绝缘介质中的平面波2.6 波包和群速度2.7 耗散介质中的平面波2.8 稀薄等离子体的色散量3 波的偏振：4学时3.1 向量波3.2 喷加莱球和斯托克斯参量3.3 准单色平面波3.4 准单色波的斯托克斯参数3.5 法拉第旋转4 信号处理和接收机：6学时4.1 信号处理和静态随机过程4.2 接收机的极限灵敏度4.3 非相干和相干辐射计4.4 低噪声前端放大器4.5 相关接收机和偏振计4.6 频谱仪4.7 脉冲星后端5 天线原理基础：4学时5.1 电磁势5.2 波动方程的格林函数5.3 赫兹偶极子5.4 互易定理5.5 描述天线的参数6 连续孔径天线：3学时6.1 局域源的辐射场6.2 孔径照明和天线方向图6.3 圆形孔径7 干涉仪和孔径综合：3学时7.1 角分辨率的追求7.2 相关性函数7.3 展源的相关性函数7.4 二元干涉仪7.5 孔径综合8 观测方法：3学时8.1 地球大气8.2 定标的程序8.3 连续谱观测策略8.4 谱线观测的额外要求8.5 干涉仪观测的图像重建8.6 混淆问题9 连续辐射的发射机制：6学时9.1 射电源的本质9.2 一个被加速电子的辐射9.3 单个碰撞的轫致辐射的频率分布9.4 电离气体云的辐射9.5 非热辐射机制9.6 洛仑兹变换9.7 单个电子的同步辐射9.8 同步辐射的光谱和偏振9.9 电子集体的同步辐射的能谱分布9.10 同步辐射的能量要求9.11 非热源的低能截断9.12 逆康普顿散射10 谱线基础：6学时10.1 爱因斯坦系数10.2 含有爱因斯坦系数的辐射转移方程10.3 偶极跃迁概率10.4 速率方程的简单解11 中性氢的谱线辐射：3学时11.1 中性氢的21厘米谱线11.2 塞曼效应11.3 自旋温度11.4 发射线和吸收线11.5 弥漫星际气体的物理状态11.6 较差速度场和谱线形状11.7 星际气体中的银河系速度场11.8 河外星系的原子谱线三、教材与学习资源教材：射电天文工具 (第三版)（K.Rohlfs & T.L.Wilson，2001）学习材料： 1. 射电天文方法 （北京师范大学天文系）2. 射电望远镜 （W.N.克里斯琴森 & J.A.霍格玻姆） 3. 射电天体物理学 （A.G.怕考尔楚克）四、先修课要求及教学策略与方法建议先修课程：电动力学、量子力学、热力学、数据处理高、天文学导论教学策略：课堂教学与观测实习相结合，课堂讲授为主，组织专题讨论并要求做专题报告。课程教学方式为多媒体教学与板书教学相结合，将教学课件和作业全部放在webcl网络服