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CAI考试局ALevel物理新增天文宇宙部分公式:
CAIE考试局的ALevel物理从2022年起重新修改了考试大纲。A2部分新增了两大块儿全新的内容,PET scanning和Astronomy & Cosmology。
今天带大家总结Astronomy & Cosmology部分的五个部分,大家需要掌握这五个公式,并熟练掌握计算以及单位。
公式一:平方反比定律(inverse square law)
F = L/(4πd2)
F:Radiant flux intensity
通常指的是在地球上单位面积接收到的光照强度。
单位:Wm-2
L:Luminosity
指的是恒星(Star)释放辐射的总功率。
单位:W
d:指的是Star到地球的距离
公式二:Stefan-Boltzmann law
L = 4πσr2T4
L:Luminosity
仍然是Star释放的总功率,单位:W
A:Surface area of the Star
指的是恒星的表面面积,单位为m2
我们认为Star是一个球体,因此表面面积为球表面积。
A=4πr2, 因此r为Star的半径,单位为m
T:thermodynamic temperature at the surface of the star
指的是恒星表面的Kelvin温度
单位:K
σ:Stefan-Boltzmann常数
σ=5.67 × 10–8 W m–2 K–4
公式三:Wien’s displacement law
λmax∝1/T
λmax:the maximum wavelength emitted by the star at the peak intensity
指的是某一Star释放的光谱中,光照强度较大值(peak intensity)所对应的波长。
单位:m
T:thermodynamic temperature at the surface of the star
指的是恒星表面的Kelvin温度
单位:K
公式四:Doppler shift
∆λ /λ ≈∆f/f ≈ v/c
通过观察,几乎所有的Star或galaxies都在远离我们,因此通常观察到的是red shift。
Δλ=observed wavelength-wavelength in lab, λ
∆f= frequency in lab, f-observed frequency
v: recessional velocity,衰退速度,单位:ms-1
c:speed of light,光速,单位:ms-1
公式五:Hubble’s law
v≈H0d
v:recessional velocity,衰退速度,单位:ms-1
d:distance from the Earth,galaxies离地球的距离,单位:m
H0:Hubble constant,常数,单位:s-1
由此演变出来计算宇宙的年龄,
Age of the Universe,t=1/H0
Age的单位:s
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