射电天文学-北京师范大学天文系.docx

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%。