有关可见光的多普勒效应 形成的条件是什么? 如果形成,移动的光源不就会发生颜色的变化?
多普勒认为,物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化.在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移 (blue shift)).在运动的波源后面,产生相反的效应.波长变得较长,频率变得较低 (红移 (red shift)).波源的速度越高,所产生的效应越大.根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度.恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度.除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小.所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应.
在单色的情况下,我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率,或者解释为,在1秒钟内电磁场所交替为变化的次数.在可见区域,这种效率越低,就越趋向于红色,频率越高的,就趋向于蓝色——紫色.比如,由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×10^14赫兹,而汞灯的紫色对应的频率则在7×10^14赫兹以上.这个原则同样适用于声波:声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率(高频声音尖厉,低频声音低沉).
如果波源是固定不动的,不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同:发射频率等于接收频率.如果波源相对于接收者来说是移动的,比如相互远离,那么情况就不一样了.相对于接收者来说,波源产生的两个波峰之间的距离拉长了,因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了.那么到达接收者时频率降低,所感知的颜色向红色移动(如果波源向接收者靠近,情况则相反).为了让读者对这个效应的影响大小有个概念,在显示了多普勒频移,近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率.例如,在上面提到的氦——氖激光的红色谱线,当波源的速度相当于光速的一半时,接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到4.74×10^14赫兹,这个数值大幅度地降移到红外线的频段.
天文小科普:视觉上的多普勒效应——红移和蓝移
红移是指物体向远离地球的方向移动时,它所发出的光波长随之增加。蓝移与红移相反,是指物体向靠近地球方向移动引起的波长减小。
红移和蓝移是多普勒效应的可视版本。你也许已经亲身体会过多普勒效应的影响,最好的例子,就是当一辆正在鸣警笛的车向你驶来时,警笛的音调要远高于它经过并离开你的时候。这种音调的升高,则是与频率的增加相对应的。
多普勒效应也同样适用于光波。当一个物体向靠近我们的方向移动时,光的波长会向光谱的蓝色一端移动;当物体向远离我们的方向移动时,波长则会向红色一端移动。这种变化能够在光谱线上被观察到。
红移和蓝移的图示
遥远星系超星系团光学光谱中的吸收线(右)与太阳光谱中的吸收线(左)相比较 箭头表示红移 波长向红移及以上方向增加(频率减小)
红移与蓝移的 历史
多普勒效应是以1842年第一次对这个现象作出物理解释的物理学家,克里斯蒂安·安德烈亚斯·多普勒的姓氏命名的。随后,这个假说在1845年被荷兰科学家克里斯托弗·巴洛特实验证实。
多普勒红移是由法国物理学家阿曼德·斐索在1848年首次提出的。他指出恒星谱线位置的移动与多普勒效应有关,因此,多普勒红移也被称为“多普勒-斐索效应”。1868年,英国天文学家 威廉·哈金斯 就是运用这个理论,首次测出了恒星相对于地球的运动速度。
在1871年,当利用太阳自转测出在太阳光谱的 夫朗 和斐谱线有0.1埃的红光位移时,光学红移的理论得到了证实。1901年,阿里斯塔克·别洛波尔斯基在实验室中利用一组旋转的镜子证明了光学红移。
寻找红移
来自遥远物体光源的光谱可以通过光谱学来测量。为了测量出红移,需要找出光谱中的一些特征,比如吸收线、发射线或其他光强的变化。而发现红移后,需要一个有相似特征的光谱来进行比较才能够测量,可以使用宇宙中一个非常常见的元素,氢元素的原子光谱。
在上面的图中,你可以看到两个光谱。一个源自光谱已知的太阳光,一个来自遥远星系的超星系团。当我们比较这两者时,我们可以看到太阳和遥远星系的氢线之间存在着相关性,它们之间唯一不同的是,星系光谱中的吸收线都向红端移动了。这表明红移现象正在发生,这个星系正在远离我们(或者我们正在远离星系)。
红移和蓝移的计算方法
当我们找到一个已知的光谱线时,我们就可以计算出它在光谱中的波长。然后我们就可以通过这个来计算出红移的值。
从上面的图表中,我们可以在656.2nm处找到氢α发射线。然后我们就可以基于观察到的光谱来计算出波长。对于这个例子,观察到的线在675纳米处。这样,我们就可以用一个简单的方程式来计算红移的数值了。
代入我们所观测到的波长数据:
z是一个无因次量,其正值表示红移,负值表示蓝移。
红移实例
当今已知红移最高的天体是星系。最可靠的红移来自光谱数据,目前确认的光谱红移最高的星系是IOK-1,红移z=6.96。
(伽玛射线暴GRB 080913)
已观测到最遥远的伽玛射线暴是GRB 080913,它的红移z=6.7。
相关知识
多普勒效应 (英语:Doppler effect)是波源和观察者有相对 运动 时,观察者接受到波的 频率 与波源发出的频率并不相同的现象。远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细(即频率变高,波长变短),而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉(即频率变低, 波长 变长),就是多普勒效应的现象,同样现象也发生在私家车鸣响与火车的敲钟声。
这一现象最初由 奥地利 物理学家 多普勒 于1842年发现。 荷兰 气象学家 拜斯·巴洛特 在1845年让一队喇叭手站在一辆从 荷兰 乌德勒支 附近疾驶而过的敞篷火车上吹奏,他在站台上测到了 音调 的改变。这是科学史上最有趣的实验之一。
多普勒效应从19世纪下半叶起就被天文学家用来测量恒星的 视向速度 。现已被广泛用来佐证观测 天体 和 人造卫星 的运动。
BY: Tim Trott
FY: Beakabuse
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紫外可见吸收光谱图上吸收峰蓝移和红移的原因是什么?导致了什么
Blue shift or hypsochromic shift (蓝移)
当有机化合物的方向结构发生变化,使其吸收带的最大吸收峰波长向短波移动,此现象称为「蓝移」。蓝移现象亦可源于取代基或溶剂的影响。
Red shift or bathochromic shift (红移)
当有机化合物的结构发生变化,使其吸收带的最大吸收峰波长向长波方向移动,此现象称为「红移」。红移现象往往是分子中引入助色基团或带色团,或由于溶剂的影响而发生。例如:溶剂的极性、酸碱性,空间结构的变化(空间位阻、顺反异构、跨环效应)也会引起紫外光谱的变化。
红移与蓝移
在哈勃观测到恒星发出光波的红移和蓝移现象时,如何确定光波是多普勒现象产生的还是恒星本身发出的。很多人都知道红移和蓝移的现象,但其实并不知道具体是怎么回事儿,所以也可能就是看不懂你题目的原因吧
首先,恒星发出的是一个连续光谱,也就是说你可以把它发的光看成是一个没头没尾而且中间不断的光带。这点是必须清楚的,但是在这个前提下你的问题就出现了,既然光谱红移了肯定不是一段移动一段不动的,它是会整体移动的,打个比方把光谱看作一个数列……-2 -1 0 1 2 3……,那么红移后0变-1,1变0,2变1……因为它是连续的,所以大家都向前移动了,又因为它是无穷的,按照正常的数学理论,那么这条数列没有变化,我们是看不出它有没有移动的。所以我们现在需要个参照。
这就得说到另一个事情了,那就是恒星光谱。恒星之间也是有所区别的,比如它的年龄不同自身的核反应也不大一样,这样它们可能有自己的一些小群体,打个比方一些特征相同的我们把它们分为A类恒星 B类 C类……它们会有不同的元素,比如A类的,它含有某种只拦截我们前面所说的-1这段光谱的元素,B含有只拦截3这段光谱的元素。这样研究人员们根据特征把恒星分好类,总结他们特有的光谱,这样因为它发出的光谱是先被自己的元素拦截,之后发生红移的,这样比如它之前的谱是1X34X6X89(X代表缺失)那么它红移后变成X23X5X789那么我们就可以根据它的特征知道它是什么类型的恒星,它是离我们远去还是尽了,它所含的元素它的年龄一系列的东西……
打了好多字啊……失去耐性了,反正就是这么回事了
不很明白
光波产生红移或蓝移,肯定是恒星在移动啊,难不成还有恒星会自己发出红移或蓝移光来?
你好像不能白红移蓝移是什么意思啊
以声波为例:当一列火车行进中鸣笛与其在静止时鸣笛的相比,如果火车向我们驶来,频率就高,反之频率就低,这就是多普勒现象,可以扩展到光波上
光波出现红移和蓝移,肯定是多普勒现像了,怎么可能是恒星发出的?
你想的非常对!
红移蓝移就是所谓的频移,造成的频移可以有三种:多普勒频移、引力频移、宇宙学频移。这三种频移都同样能影响光源的光谱,理论上不能相互区分。
但它们有成因上的可区分性:多普勒频移因为星体可以接近也可以远离我们,所以可以产生红移也可以产生蓝移;而引力红移是由光离开引力场造成的,所以只有红移;宇宙学红移是由于宇宙尺度的膨胀造成的,也是只有红移。
你所描述的那个恒星本身引起的就是“引力红移”,是由恒星的引力引起的。事实上,我们很难找到只由单一原因造成的红移,不过我们还是有办法辨别。
我们不但能观察恒星的光谱,还能知道恒星的光谱在什么波段能量最强,将两者作比对就能知道恒星的大致温度,因而我们就能在赫-罗图中查出这个温度的主序星有多大的质量,从而知道它能引起多大的引力红移。那么,这个恒星的红移之中有多少是多普勒红移、多少是引力红移就都知道了。
而宇宙学红移只有在非常远距离的尺度下才比较明显,所以在近距离之下基本没有什么影响。
有一个关键词你没有注意到,那就是谱线。
我们之所以知道恒星内部有些什么元素,依据就是从恒星光谱中观测到的特征谱线。记得中学的教材里就有吸收光谱这一个知识点,大概是一个太阳光谱,在其主体的连续谱中分布着几条暗线。这些暗线是位于太阳大气中的原子的吸收线,因为太阳内部温度比表面高,所以处在太阳大气表面的原子比起太阳内部的物质来说,相对的处于低能状态。我们知道一个热力学系统,能量总是由温度高的部分向温度低的部分传播的,所以当太阳内部的辐射经过大气的时候,这部分低能态的原子就要从中吸收一部分能量。
关键就在于它们要吸收那一部分的能量。这些原子是挑食的,不会什么都吃,它们要吸收特定波段的能量,其它破段的能量它们并不感兴趣。不同的原子有不同的饮食习惯,氢原子喜欢吸收的波段跟氦原子的不一样,其它各种素都有各自的特殊爱好。太阳光谱中那些很窄的黑线就是它们吃掉的部分。
然后,我们在地球实验室里做光谱实验,看看各种元素都喜欢吃那些波段的辐射,再根据它们的这个爱好去比较天体的光谱,就可以知道这个天体中含有哪些元素。
以上我把特征谱线的物理含义通俗地说了一下,然后开始正题。
谱线是根据频率排列的,我们习惯上把低频的一端叫红端,高频端叫蓝端。如果一个天体离我们而去,对我们而言,接收到的所有的辐射都有红移的,也就是所有辐射都向低频端移动了,其中就包括被那些元素吃掉的谱线。我们拿实验室里的一组特征谱线去对照天体的光谱。举个例子,比如我们发现实验室里的光谱中取出某元素的两条谱线,它们之间隔开一定的距离,而在其它所有的谱线之间的距离都跟这两条不相同。也就是说根据谱线之间的距离我们就可以区分出这两条特定的谱线,由此可以确定只要是跟这两条线的距离相同的谱线,都是由同一种元素发出的。于是当我们在比较某天体的谱线的时候,找到与这两条谱线间距相同的线,然后比较一下实验室中的谱线所处的频段和天体谱中对应的那两条谱线所处的频段,它们之间的差值就是这个天体的红移。
至于为什么不同的元素会有不同的特征谱线,那要学过量子力学才会明白。
所谓的红移或蓝移都有参照物,并不是指红光或蓝光
哈勃观测到某颗恒星发出的光在某个波段并不是稳定的辐射,波长在不断的变化,向红外波段或紫外波段移动。
红移或蓝移正是这样一个变化过程,而不是恒星发出红光或蓝光
所以利用多普勒效应实际是观察波的变化而不是波本身,不知道我表达清楚没有。
谁能解释一下什么叫红移和蓝移
红移在物理学和天文学领域,指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低。红移的现象目前多用于天体的移动及规律的预测上。蓝移也称蓝位移,与红移相对。在光化学中,蓝移也非正式地指浅色效应。蓝移是一个移动的发射源在向观测者接近时,所发射的电磁波频率会向电磁频谱的蓝色端移动的现象。这种波长改变的现象在相互间有移动现象的参考座标系中就是一般所说的多普勒位移或是多普勒效应。相关知识:多普勒效应是为纪
文章标题: 可见光发生红移蓝移会变成不可见光吗
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