高中拓展 · 硬科幻模型 · 观测 · 干涉基线

两台望远镜,怎样获得更细的角尺度?

两单元理想远场相干干涉;λ/B为特征条纹角尺度,不等于完整成像能力或集光面积。拉长台站间基线,观察角条纹变细。

问题的来处20世纪 · 从射电干涉到事件视界望远镜

干涉仪基线:问题从哪里来?

把相距很远的望远镜接收信号联合起来,可以获得与巨大口径相关的细角尺度。事件视界望远镜展示了甚长基线干涉的能力。

读一段背景,带着问题动手

把相距很远的望远镜接收信号联合起来,可以获得与巨大口径相关的细角尺度。事件视界望远镜展示了甚长基线干涉的能力。

本页只解释基线、波长和条纹相位。两台望远镜不会自动变成一张完整照片,真实成像需要多基线、校准和重建。

现在,换你来试拉长台站间基线,观察角条纹变细。 固定其他条件,亲手将基线长度分别设为1000和8000km,各核验一次;角尺度变细是否意味着集光面积也增加?

干涉仪基线

C29 / 观测
今天的问题

角尺度变细是否意味着集光面积也增加?

独立探索要做什么?

拉长台站间基线,观察角条纹变细。 固定其他条件,亲手将基线长度分别设为1000和8000km,各核验一次;角尺度变细是否意味着集光面积也增加?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从10000到0.1 km逐步改变基线长度;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
特征条纹角尺度0.2681 毫角秒0中线 · 各量独立标定

干涉相位图归一化;波长改变真实条纹角尺度。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

两青碟:接收台站金线:基线蓝波:相干信号示意
看这里 · 特征条纹角尺度0.2681 毫角秒

λ/B=2.681e-1毫角秒;台站间距为对数取景,不能从图面直接量km。 干涉相位图归一化;波长改变真实条纹角尺度。

三维保留同一场、波或观测证据的空间示意;图线不是额外测得的实体轨迹,数值见同步读数。

特征条纹角尺度
0.2681 毫角秒
基线/波长
7.692e+8

λ/B=2.681e-1毫角秒;台站间距为对数取景,不能从图面直接量km。 干涉相位图归一化;波长改变真实条纹角尺度。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

很短的基线还能获得黑洞级角分辨能力吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

条纹角尺度≈λ/B;相位差φ=2πB sinθ/λ。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

角尺度变细是否意味着集光面积也增加?

换个条件,再试一次

很短的基线还能获得黑洞级角分辨能力吗?

看哪里?

三维保留同一场、波或观测证据的空间示意;图线不是额外测得的实体轨迹,数值见同步读数。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识观测 · 干涉基线涉及的量与单位:基线长度(km)、观测波长(mm)、显示相位(°)。高中拓展 · 硬科幻模型为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:拉长台站间基线,观察角条纹变细。

再做定量:保持其他条件,比较基线长度与特征条纹角尺度(毫角秒),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

条纹角尺度≈λ/B;相位差φ=2πB sinθ/λ。

对照核验提示:较短基线:基线长度 1000 km;地球级基线:只改变基线长度 8000 km。按这些题设自己操作并比较特征条纹角尺度,不把参考情景当个人完成。

适用范围:λ/B=2.681e-1毫角秒;台站间距为对数取景,不能从图面直接量km。 干涉相位图归一化;波长改变真实条纹角尺度。

NASA Science · 天文与行星科学阅读(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。