红移会降低光的频率,那么能量消耗在哪里了?光是电磁波,频率的高低体现着能量的大小.红移现象降低了光的频率,那么能量消耗在了哪里?请高手帮忙解释一下.可能的话,多普勒红移、引力红
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/23 09:31:15
红移会降低光的频率,那么能量消耗在哪里了?光是电磁波,频率的高低体现着能量的大小.红移现象降低了光的频率,那么能量消耗在了哪里?请高手帮忙解释一下.可能的话,多普勒红移、引力红
红移会降低光的频率,那么能量消耗在哪里了?
光是电磁波,频率的高低体现着能量的大小.红移现象降低了光的频率,那么能量消耗在了哪里?请高手帮忙解释一下.可能的话,多普勒红移、引力红移、宇宙红移的都要.主要是多普勒红移.
那么在通讯中发生的频移是怎么回事呢?在通讯者移动时我记得通讯信号也会发生红移和蓝移吧……
红移会降低光的频率,那么能量消耗在哪里了?光是电磁波,频率的高低体现着能量的大小.红移现象降低了光的频率,那么能量消耗在了哪里?请高手帮忙解释一下.可能的话,多普勒红移、引力红
光的哈勃红移和引力红移.
哈勃红移和引力红移,不是在光源发出光时形成的,而都是在光传播过程中累积改变的,而且两者具有等效的原因——反向加速度对应的时空弯曲造成的.
哈勃红移情况,空间均匀膨胀,相对退后速度随距离增加,也即随时间增加,具有反向相对加速度.
引力红移情况,由强引力场到弱引力场,具有反向引力加速度.
在广义相对论下,两者具有等同的效应或成因——时空弯曲.
光沿时空弯曲切向运动,能量不变,但会因时空直线弯曲而被偏转;沿时空弯曲法向运动,能量会改变,但方向不变.
因为弯曲的时空与力场等效,所以前者等效于沿等势线运动,后者等效于在等势线间运动,于是前者位能不变,后者位能改变.而因能量守恒,位能改变,会改变运动体的其他部分能量,于是光子能量(电磁能)改变.
红移情况,是光沿弯曲时空外法线方向(由高曲率向低曲率的方向)运动,光子能量降低.等效于克服力场消耗自身能量.
光在均匀膨胀的空间运动,必然会产生哈勃红移.
光在引力场间运动,一般是偏转效应为主,而最终是红移还是蓝移看光源与受体处的引力场谁强谁弱.但发光天体的引力场都会大于地球的,所以地球观测的都附加引力红移.
光子能量降低,由光子能量公式E=hν(h是普朗克常数,ν是光子频率),得ν相应降低.而光速c=λν不变,ν降低,则波长λ变长,这就是红移.
而多普勒红移或蓝移,是指波源形成波过程时间间隔改变.
但光具有波粒二象性,发射光子是量子效应,对应粒子特性,所以光源与受体处的相对运动(距离改变的),会改变接收光子的时间间隔(距离改变,光速不变),即改变接收光强(单位时间内接收的光子数).
但不会改变光子能量(对应量子能级差),即不改变频率(因光速不变波长也不变,即不变色).
所以天体发光机制导致没有多普勒红移或蓝移.
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而同样是因为光的波粒二象性,宏观的电磁波发射机制,主要对应波动性,因而会具有多普勒频移.
但多普勒频移,理论上是没有能量损耗的.因为相对运动造成波的频率改变,单位时间接收的能量改变,但接收时间也反比改变,因此接收能量与发射能量是相等的.(忽视其他因素)
简单的说:红移降低了光的频率,但没有消耗掉能量
我想这损耗的能量是用在了宇宙膨胀上。
能量没有消耗。你想想,就一个波源来说,它在单位时间内,在红移方向上放出的能量降低,但是它在蓝移方向上单位时间内放出的能量却升高了。
所以这只是一个能量在方向上的转移而非消耗。
LZ 一看就是 科研人员,我是学文的,学语言的。。。
多普勒红移、引力红移和宇宙学红移
都是频率向低频变化的一种现象
其共同的原理是多普勒效应
例如:
火车向我们开来 声音变尖锐 音频变高(蓝移)
背我们远去 声音变低沉 音频变低(红移)
引力红移不是很了解 但是其基于引力波的理论 其模型等同于火车模型
处理方法在大尺度...
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LZ 一看就是 科研人员,我是学文的,学语言的。。。
多普勒红移、引力红移和宇宙学红移
都是频率向低频变化的一种现象
其共同的原理是多普勒效应
例如:
火车向我们开来 声音变尖锐 音频变高(蓝移)
背我们远去 声音变低沉 音频变低(红移)
引力红移不是很了解 但是其基于引力波的理论 其模型等同于火车模型
处理方法在大尺度上使用洛仑兹变换
宇宙红移理论模型与火车模型类似
射电望远镜中的光谱经过处理后发现 色彩向红色区域移动
说明了星体在退行(离开我们)
区别就在于将多普勒效应用在不同的地方
就好比力作用在物体上 有时候叫推力 有时叫阻力 都是力的效果
简单地说:由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线的红化。
详细地说:一个天体的光谱向长波(红)端的位移。天体的光或者其它电磁辐射可能由于运动、引力效应等被拉伸而使波长变长。因为红光的波长比蓝光的长,所以这种拉伸对光学波段光谱特征的影响是将它们移向光谱的红端,于是这些过程被称为红移。
多普勒红移、引力红移和宇宙学红移的区别
红移有3种:多普勒红移(由于辐射源在固定的空间中远离我们所造成的)、引力红移(由于光子摆脱引力场向外辐射所造成的)和宇宙学红移(由于宇宙空间自身的膨胀所造成的)。对于不同的研究对象,牵涉到不同的红移,具体的见下表:
天体类型 多普勒红移 引力红移 宇宙学红移
行星 X X
恒星 X
星云 X
中子星 X X
白矮星 X X
近距离星系 X X
远距离星系 X X
黑洞 X X
通常引力红移都比较小,只有在中子星或者黑洞周围这一效应才会比较大。对于遥远的星系来说,宇宙学红移是很容易区别的,但是在星系随着空间膨胀远离我们的时候,由于其自身的运动,在宇宙学红移中也会参杂进多普勒红移。
一般说来,为了从其他红移中区别引力红移,你可以将这个天体的大小与这个天体质量相同的黑洞的大小进行比较。类似星云和星系这样的天体,它们的半径是相同质量黑洞半径的千亿倍,因此其红移的量级也大约是静止频率的千亿分之一。对于普通的恒星而言,它们的半径是同质量黑洞半径的十万倍左右,这已经接近目前光谱观测分辨率的极限了。中子星和白矮星的半径大约是同质量黑洞半径的10和3000倍,其引力红移的量级可以达到静止波长的1/10和1/1000。
宇宙学红移在100个百万秒差距的尺度上是非常明显的。但是对于比较近的星系,由于星系本身在星系团中的运动所造成的多普勒红移和宇宙学红移的量级差不多,你必须仔细的区别开这两者。通常星系在星系团中的速度为3000km/s,这大约与在5个百万秒差距处的星系的退行速度相当。
唉,我看完之后,我就感觉自己要好好学习宇宙。。。。。。。。
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