什麼會造成被稱為紅移的現象?

時間 2021-06-02 20:51:01

1樓:HHHHH

在日常生活中遇到的物體保持恆定速度向你運動的時候,如果你作出遠離該物體的運動,那麼該物體相對於你的速度就會降低。

而光速具有不變性,即在任意參考係下,都是恆定速度,當光源遠離你運動的時候(即等同於你遠離光源運動),你接收到的電磁波週期就會變大,頻率會變小,即頻譜向低頻偏移

2樓:鯤鵬

一總是都卜勒紅移,就是當光源與觀測者,互相遠離是造成的;而另一種是引力紅移,也就是當光,從強引力場向弱引力場傳播過程中所造成的

3樓:老董

1.相對遠離的運動會產生紅移。我試著通俗地解釋下這個現象,可能不十分準確:

假如乙個光源發出100赫茲的電磁波(看作每隔0.01秒發射一次光脈衝),如果它和觀測者沒有相對運動,觀測者1秒鐘就能接收到100個光脈衝。如果光源以0.

5倍光速遠離觀測者,光源在發射兩個光脈衝之間遠離觀測者的距離是30萬X0.01X0.5=1500千公尺,光走過1500千公尺需要0.

005秒,觀測者需要經過0.01+0.005秒=0.

015秒的間隔才能接收到下乙個脈衝,則觀測者接收到的頻率變為200/3赫茲。產生紅移。

2.引力產生的紅移:考慮電磁波的粒子性,把光子看作粒子。

光子遠離引力源時,可以看作光子克服引力,能量降低,光子跟其它實體物質不同,實體物質動能降低時速度下降,光子能量降低時頻率降低,頻率降低意味著紅移。

4樓:

一般來說紅移就三種情況吧。

這個屬於波的基本性質了,波源和觀測者相對運動時,波的速度和相對運動速度會疊加,導致觀測到相鄰兩波的時間發生變化,即波的頻率發生變化。兩者相向運動時,波的頻率將增加;向背運動時,波的頻率將降低。e.

g., 教科書上常出現的火車鳴笛聲,觀測者在站台上,火車靠近站台時聲音會變尖,火車遠離時聲音會變低沉(這形容詞不知道恰不恰當)。

對於光線而言,由於光速不變性,推導光都卜勒紅移的過程中需要採用洛倫茲變換。下面簡單推導下縱向光的都卜勒效應。

考慮相對運動的兩個座標系 S 和 S' ,兩系相對運動速度為 u ,觀測者位於 S 系座標原點。S' 繫在 0 時刻和 t' 時刻先後發出兩個光訊號,時空座標分別為 (0,0) 和 (0,t')。在 S 系中的事件對時空座標分別為 (0,0) 和 (x,t)。

由洛倫茲變換,有 其中 c 為光速,x' 為 S' 系中兩事件的距離(此處為0), 則觀測者收到兩個訊號的時間間隔為 這裡的時間間隔可以反映光波的週期,因而 Δt 和 Δt' 可以改寫成光波的週期 T 和 T',從而再將週期 T 以頻率 ν 表示。由得發射頻率 ν 和觀測頻率 v' 的關係為 u>0 的條件下(光源遠離我們而去),則有 紅移量 此即都卜勒效應導致的光的紅移,觀測頻率相比發射頻率降低。

從天體表面輻射出的光子將會克服天體的引力勢能做功,因而光子的能量將會降低,導致頻率減小,波長增大,產生紅移。

對單個光子,其慣性(引力)質量為h 為蒲朗克常數,ν 為頻率,c 為光速。設天體為理想球體,質量為 M。由能量守恆,可以的到微分關係 其中 G 為萬有引力常數,r 為光子距離天體質心的距離。

則積分式為 設觀測頻率為 ν',發射頻率為 ν,觀測者距離天體距離為 D, 天體半徑為 R。代入積分上下限積得 而對於遙遠天體,D>>R ,故近似可得 紅移量 此即引力導致的光的紅移。實際上,上述公式適用於弱引力條件,對強引力場,比如緻密星,需要考慮廣義相對論,上述結果改寫為 紅移量

宇宙膨脹導致空間本身發生膨脹,使得光子的能量密度降低,使其波長變長,產生紅移。其本質是宇宙的尺度因子的今天值與過去值之比。哈勃定律告訴我們,遙遠天體的紅移量H 為哈勃常數,現在由蒲朗克衛星測定的哈勃常數 D為遙遠天體距離觀測者的距離,c為光速。至此。

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