光的多普勒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?可能的话,多普勒红移、引力红移、宇宙红
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/27 02:50:33
光的多普勒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?可能的话,多普勒红移、引力红移、宇宙红
光的多普勒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?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.
先谢过诸位对小弟的帮助。我大概也明白诸位所说的。不过非长马前辈说光没有多普勒红移,那么请问有没有试验的证明呢?比如若在地球上做类似的模拟试验,使光源相对接收点移动也不会出现红移现象吗?我承认你的回答可以解释我的疑问,但这一点我想确认一下。也希望其他前辈说说想法。
光是电磁波,那么把讨论对象换成电磁波也是一样的。在日常通信中,通信信号会在通信者移动时相对于静止时发生微小的频移。这个频移用哈勃红移解释得通吗?我觉得用多普勒效应来解释更合适。麻烦非长马前辈来为我解惑。
光的多普勒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?可能的话,多普勒红移、引力红移、宇宙红
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)
光的多普勒红移并不是能量消耗了,而是光源移动了,就像汽车离远了,笛声是声波就变长了,这是一个道理。你可以去看看有关声波这方面的讲解,相信你会明白的。引力红移和宇宙红移都是这个道理,这是说整个宇宙在向外扩张。
我们都知道当波源移动或者观测者移动,都会导致接收到的波的频率与波源不同,由于波的周期不变,但波传播的距离发生了改变,这样波的传播速度也发生了改变,进而波的频率也发生了改变。...
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光的多普勒红移并不是能量消耗了,而是光源移动了,就像汽车离远了,笛声是声波就变长了,这是一个道理。你可以去看看有关声波这方面的讲解,相信你会明白的。引力红移和宇宙红移都是这个道理,这是说整个宇宙在向外扩张。
我们都知道当波源移动或者观测者移动,都会导致接收到的波的频率与波源不同,由于波的周期不变,但波传播的距离发生了改变,这样波的传播速度也发生了改变,进而波的频率也发生了改变。
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我觉得光谱就像本来弯曲很密集的绳子,星系离我们远去,绳子被拉伸,波长变长了(红移),绳子的弯曲稀疏了,但整体却更长了,虽然单位时间内能量是降低了,但是它持续的时间也长了,总能量没有变化.比如红外线,可以传播很远,能量低,但r射线能量虽然高,但很快就衰减消失了.应该也是这个道理....
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我觉得光谱就像本来弯曲很密集的绳子,星系离我们远去,绳子被拉伸,波长变长了(红移),绳子的弯曲稀疏了,但整体却更长了,虽然单位时间内能量是降低了,但是它持续的时间也长了,总能量没有变化.比如红外线,可以传播很远,能量低,但r射线能量虽然高,但很快就衰减消失了.应该也是这个道理.
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可以这么说 光源处每秒放出的能量不变 比如地球上有一个接收点 接收点每秒接受的能量也不便 但是 由于光源不断远离 使得光源在1秒内放出的能量在接受时需要1.5秒的时间 所以错误认为是能量减少了 其实 总能量不变
你要注意,频率的高低体现着能量的大小,但能量的大小不是只由频率来决定的。频率高低决定了一个光子的能量,光总体频率降低了,但光子数上升了,宏观表现就是光强大了。能量并没有减少。
引用爱因斯坦的广义相对论,宇宙在不断扩张,光速不变,但距离在不断膨胀,以恒星为参照,光通过两个恒星所需要的时间不断增加,相当于速度减小,也可以表现为频率下降。本来宇宙在膨胀,总能量可以认为不断上升,说光能上升还是下...
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你要注意,频率的高低体现着能量的大小,但能量的大小不是只由频率来决定的。频率高低决定了一个光子的能量,光总体频率降低了,但光子数上升了,宏观表现就是光强大了。能量并没有减少。
引用爱因斯坦的广义相对论,宇宙在不断扩张,光速不变,但距离在不断膨胀,以恒星为参照,光通过两个恒星所需要的时间不断增加,相当于速度减小,也可以表现为频率下降。本来宇宙在膨胀,总能量可以认为不断上升,说光能上升还是下降只是相对的。 这教哈勃红移。
其实相对论认为,任何引力场都可等效为加速度表现,能量也可以等效认为消耗在克服反向引力场上。克服因重力引力场而降低频率的叫引力红移。
不知道你相信哪种解释呢?
这些问题本来就争论不休,各国顶尖物理学家也不能下定论,我只是引述较为广泛认同的观点而已。
补充:你说在地球上做实验证明目前是不可能的,因为宇宙膨胀是以光速进行,人类科技所能提供的低速环境是不足以体现红移等各种物理现象的。各种理论仅能从观察恒星距离与天体运动学理论计算两恒星距离,从而猜想出这些理论的。
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多普勒红移是指当光源远离我们而去的时候拍摄光源发光的光谱时,相应的谱线位置向红端移动,这种移动是由于接收到的光波波长变长引起的,而接收到光波的频率并没有发生变化,所以接收到的光子能量并没有发生变化,就好像光从真空进入介质后频率不变而波长变短一样,自然也就没有能量消耗的问题。
引力红移是指离引力源为某一距离的光源发出的光,向远离引力源的方向传播时,由于引力作用而使光的频率变小的现象,这是一...
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多普勒红移是指当光源远离我们而去的时候拍摄光源发光的光谱时,相应的谱线位置向红端移动,这种移动是由于接收到的光波波长变长引起的,而接收到光波的频率并没有发生变化,所以接收到的光子能量并没有发生变化,就好像光从真空进入介质后频率不变而波长变短一样,自然也就没有能量消耗的问题。
引力红移是指离引力源为某一距离的光源发出的光,向远离引力源的方向传播时,由于引力作用而使光的频率变小的现象,这是一个广义相对论效应。从牛顿力学的角度来理解,就好像光在向外传播时要克服引力做功而消耗能量是一个道理。如果让光向着引力源传播还可使光的频率增大,波长变短,这种现象叫做引力蓝移。
宇宙红移应该指的是宇宙膨胀而引起的背景辐射的红移。(不太确定)再探再报
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