实验十三  变星的光电测光

一、实验目的 

掌握变星的光电较差测光方法

二、实验仪器

  40cm反射望远镜附加光电光度计

1.   光电光度计

光电光度计包括有光电头和光电流测量系统两个组成部分。

(1)  光电头

光电头包括光栏，场透镜，滤光片和光电倍增管。

    光电倍增管可以选用德国的EMI型或美国的 1P21型光电倍增管做为探测器,配备U、B、V标准滤光片，使光电测光系统符合标准的UBV测光系统。滤光片要安装在一个可转的盘上用计算机控制它的旋转（也可以手动）。在夏季最好对光电倍增管制冷,以减小光电倍增管的暗流。光电倍增管必须装在一个密闭的金属盒子里以防止外界的磁场干扰。光电头中应当设置一处可以安装目镜以便观察星象有无在光栏中。即光子脉冲计数器

(2) 光电流测量系统

包括高压电源和直流放大器或光子脉冲计数器。光电倍增管的高压电源是负高压，要求稳定性好且可调节。高压的稳定性要好于0.1% , 对于EMI光电倍增管要求有－2～－1.5 keV的直流高压电源。

   光电倍增管出来的信号要通过直流放大器或脉冲计数器将电流信号放大以便测量。直流放大器的输出给出的是平均的电流值，光电脉冲器输出是光电子脉冲数；电流放大器将信号放大到1mA以上，而且要有良好的线性。

三、实验原理

变星测光最好用较差法,即选一颗光度不变的标准星(可参见实验十九的表sh19.1)与变星(参见表sh13.1)做比较测量。要求被选的比较星与变星有三近：位置相近，亮度相近和颜色相近。为了监测比较星的变化，还需要再选择一个光度不变的校验星。

利用变星星表选取一些较亮的变星（根据望远镜的口径和观测地的大气情况而定）作为测光对象。测量变星(x)与比较星(c)的星等差（先由测量出的电流或光脉冲数换算成星等）,

              Δm(t)=m_x(t)－m_c(t)           

式中m_x(t)为t 时刻所测的变星的星等； m_c(t)为t 时刻所测比较星的星等。 Δm(t)是变星与比较星的星等差。

四、观测步骤

1．首先选择好滤光片(如黄色，对应V星等)，然后把比较星导入望远镜视场的光栏中心，测量比较星的亮度，然后将星移出光栏，测量天空背景的亮度。

2．把变星导入光栏中心，测量变星的亮度, 然后再测其附近的天空背景亮度。

3．上述过程重复两次后再把校验星导入光栏中心，测校验星的亮度，然后再测附近天空背景亮度。

可按如下程序进行（在计算机中先预定好观测程序与记录的项目）

    比较星—天光—变星—天光—比较星—天光—变星—天光—较验星—天光

    记录星光与天光的观测时间（北京时间）和观测的光电流（或光电子脉冲数）

五、资料处理和分析

1．变星与比较星的星等差的计算

   由观测记录变星、变星周围的天光、比较星、较验星及其周围的天光的光电脉冲数(或光电流值)。设在V波段变星(x)和比较星(c)的光电流数值减去天光的数值为dvx；相应的比较星减去天光数值dvc , 首先将数值换算为星等差，即可求得变星与比较星的星等差Δv

      Δv = －2.5lg(dvx /dvc )

2．对资料作大气消光改正

如果在大气外观测两颗星的星等差为Δv₀

     Δv₀  = Δv－Kv [F(z)_x－F(z)_c]        

方程式中Kv为大气消光系数，F(z)_x和F(z)_c 分别为变星与比较星的大气质量函数。由于天体高度h不同（或说天顶距z不同）,所穿过的地球大气的密度不同，对天体的消光程度就不同。在天体的天顶距z ≤75°时有，F(z)= secz。利用最小二乘法可解出大气消光系数和大气外的星等差（详见实验十八“大气消光光电观测”实验）。

在用较差方法进行观测时，可以不做二次大气消光系数的改正和星等归化。

当用CCD照相时，若变星与比较星同时出现在CCD视场内，同时拍摄，可不用作大气消光改正，直接测量得到变星与比较星的星等差Δv。

表sh13.1  较亮的变星星表