题目
【判断题】位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中的 “ 中国天眼 ” 可以视为一台 500 米口径的球面射电望远镜,由我国天文学家南仁东于 1994 年提出构想,历时 22 年建成,于 2016 年 9 月 25 日落成启用。是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。从理论上说, “ 天眼 ” 能接收到 137 亿光年以外的电磁信号,这个距离接近宇宙边缘。已知望远镜的工作频率是 70MHz 到 3GHz ,则粗略估算其最大分辨率为 4000rad -1 。A. 对B. 错
【判断题】位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县大窝凼的喀斯特洼坑中的 “ 中国天眼 ” 可以视为一台 500 米口径的球面射电望远镜,由我国天文学家南仁东于 1994 年提出构想,历时 22 年建成,于 2016 年 9 月 25 日落成启用。是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。从理论上说, “ 天眼 ” 能接收到 137 亿光年以外的电磁信号,这个距离接近宇宙边缘。已知望远镜的工作频率是 70MHz 到 3GHz ,则粗略估算其最大分辨率为 4000rad -1 。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
本题考查射电望远镜分辨率的计算,核心在于理解分辨率公式及其应用。关键点包括:
- 分辨率与波长、望远镜直径的关系:分辨率 $\theta \approx \frac{1.22\lambda}{D}$,其中 $\lambda$ 为波长,$D$ 为望远镜直径。
- 最高分辨率对应最高频率:工作频率越高,波长越短,分辨率越高。
- 单位换算与近似计算:需注意频率与波长的转换,并合理处理常数因子(如 $1.22$)的近似。
步骤1:确定最高频率对应的波长
中国天眼的工作频率范围为 $70\ \text{MHz}$ 到 $3\ \text{GHz}$,最高频率为 $3\ \text{GHz}$。
波长 $\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \times 10^8\ \text{m/s}}{3 \times 10^9\ \text{Hz}} = 0.1\ \text{m}$。
步骤2:计算理论分辨率
分辨率公式为 $\theta \approx \frac{1.22\lambda}{D}$,代入 $D = 500\ \text{m}$ 和 $\lambda = 0.1\ \text{m}$:
$\theta \approx \frac{1.22 \times 0.1}{500} \approx 0.000244\ \text{rad}$
步骤3:计算最大分辨率(分辨率倒数)
最大分辨率定义为 $\frac{1}{\theta}$:
$\frac{1}{\theta} \approx \frac{1}{0.000244} \approx 4098\ \text{rad}^{-1}$
题目中估算为 $4000\ \text{rad}^{-1}$,与计算结果接近,说明题目表述正确。