射电天文学-北京师范大学天文系

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1、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：RadioAstronomy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

2、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1.6Nyquist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1波的偏振：4学时1.1向量波1.2喷加莱球和斯托克斯参量1.3准单色平面波1.4准单色波的斯托克斯参数1.5法拉第旋转2信号处理和接收机：6学时2.1信号处理和静态随机过程2.2接收机的极限灵敏度2.3非相干和相干辐射计2.4低噪声前端放大器2.5相关接收机和偏振计2.6频谱

3、仪2.7脉冲星后端3天线原理基础：4学时3.1电磁势3.2波动方程的格林函数3.3赫兹偶极子3.4互易定理3.5描述天线的参数4连续孔径天线：3学时4.1局域源的辐射场4.2孔径照明和天线方向图4.3圆形孔径5干涉仪和孔径综合：3学时5.1角分辨率的追求5.2相关性函数5.3展源的相关性函数5.4二元干涉仪5.5孔径综合6观测方法：3学时6.1地球大气6.2定标的程序6.3连续谱观测策略6.4谱线观测的额外要求6.5干涉仪观测的图像重建6.6混淆问题7连续辐射的发射机制：6学时7.1射电源的本质7.2一个被加速电子的辐射7.3单个碰撞的轫致辐射的频率分布7.4电离气体云的辐射7.5非热辐射

4、机制7.6洛仑兹变换1.1单个电子的同步辐射1.2同步辐射的光谱和偏振1.3电子集体的同步辐射的能谱分布1.4同步辐射的能量要求1.5非热源的低能截断1.6逆康普顿散射2谱线基础：6学时2.1爱因斯坦系数2.2含有爱因斯坦系数的辐射转移方程2.3偶极跃迁概率2.4速率方程的简单解3中性氢的谱线辐射：3学时3.1中性氢的21厘米谱线3.2塞曼效应3.3自旋温度3.4发射线和吸收线3.5弥漫星际气体的物理状态3.6较差速度场和谱线形状3.7星际气体中的银河系速度场3.8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：

5、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网络服务器上，供学生下载，学生交作业采用纸面与电子邮件相结合的方式。五、考核方式与评价结构比例考核方式：闭卷考试评价比例：考勤：20％；作业：20％；期末考试60%。