光的多普勒红移会降低光的频率,那么能量消耗在哪里了?

lpxyf2022-10-04 11:39:546条回答

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。

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欢欢喜喜闹天地 共回答了14个问题 | 采纳率78.6%
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)
1年前
memory_2005 共回答了8个问题 | 采纳率
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。...
1年前
晒太阳的扇贝 共回答了10个问题 | 采纳率
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....
1年前
chenachao 共回答了32个问题 | 采纳率
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
1年前
lizi1314 共回答了16个问题 | 采纳率
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...
1年前
llp998 共回答了65个问题 | 采纳率
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...
1年前

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科学家是从星系光谱红光一端的“多普勒红移”现象,推测宇宙仍在膨胀的结论.
zznhua1年前7
ly_mitsu 共回答了12个问题 | 采纳率91.7%
简单的讲是对的
根据遥远天体的红移现象得出的结论.大部分可观测星系都存在不同程度的红移现象.该现象表明了宇宙仍在膨胀,对于红移现象科学家们最感兴趣的一类天体叫"类星体",这类天体也表明宇宙是膨胀的,楼主有兴趣可以自己去查找.
红移:简单来说红移现象是一种多普勒效应,即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.就好比火车鸣笛远离一样,汽笛的声调由高变低.同样的在光谱中也可以表现除了,科学家们观测到大部分星系的光谱的谱线普遍都象红端移动,这表明了宇宙仍在膨胀,所以这些星系都在远离我们而导致它们的光谱谱线象红端移动.
多普勒红移是什么,它为探索人类起源提供什么线索?
紫霭随风1年前1
xxmm 共回答了18个问题 | 采纳率100%
在物理学和天文学领域,红移是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.相反的,波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移.红移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的,随着对电磁波谱各个波段的了解逐步深入,任何电磁辐射的波长增加都可以称为红移.对于波长较短的γ射线、X-射线和紫外线等波段,波长变长确实是波谱向红光移动,“红移”的命名并无问题;而对于波长较长的红外线、微波和无线电波等波段,尽管波长增加实际上是远离红光波段,这种现象还是被称为“红移”.
当光源远离观测者运动时,观测者观察到的电磁波谱会发生红移,这类似于声波因为都卜勒效应造成的频率变化.这样的红移现象在日常生活中有很多应用,例如都卜勒雷达、雷达枪[1],在分光学上,人们使用都卜勒红移测量天体的运动.这种都卜勒红移的现象最早是在19世纪所预测并观察到的,当时的部分科学家认为光的本质是一种波.
另一种红移机制被用於解释在遥远的星系、类星体,星系间的气体云的光谱中观察到的红移现象.红移增加的比例与距离成正比.这种关系为宇宙在膨胀的观点提供了有力的支持,比如大霹雳宇宙模型.
另一种形式的红移是重力红移,也就是所谓的爱因斯坦效应,是发生在广义相对论中当接近大质量物体产生时间扩张的结果.
这里是谱线原先的波长,是观测到的波长,是谱线原先的频率,是观测到的频率.
多普勒红移:物体和观察者之间的相对运动可以导致红移,与此相对应的红移称为多普勒红移,是由多普勒效应引起的.
重力红移:根据广义相对论,光从重力场中发射出来时也会发生红移的现象.这种红移称为重力红移.
宇宙学红移:20世纪初,美国天文学家埃德温·哈勃发现,观测到的绝大多数星系的光谱线存在红移现象.这是由於宇宙空间在膨胀,使天体发出的光波被拉长,谱线因此“变红”,这称为宇宙学红移,并由此得到哈勃定律.20世纪60年代发现了一类具有极高红移值的天体——类星体,成为近代天文学中非常活跃的研究领域.
这个主题的发展开始於19世纪对波动力学现象的探索,因而连结到了都卜勒效应.稍后,因为克裏斯琴·安德烈·都卜勒在1842年对这种现象提出了物理学上的解释,而被称为都卜勒效应[5].他的假说在1845年被荷兰的科学家Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot用声波做实验而获得证实[6].都卜勒预言这种现象可以应用在所有的波上,并且指出恒星的颜色不同可能是由于它们相对于地球的运动速度不同而引起的[7].后来这个推论被否认.恒星呈现不同的颜色是因为温度不同,而不是运动速度不同.
都卜勒红移是法国物理学家斐索在1848年首先发现的,他指出恒星谱线位置的移动是由于都卜勒效应,因此也称为“都卜勒-斐索效应”.1868年,英国天文学家威廉·哈金斯首次次测出了恒星相对于地球的运动速度[8].
在1871年,利用太阳的自转测出在可见光太阳光谱的夫朗和斐谱线在红光有0.1 Å 的位移.[来源请求] [9]在1901年,Aristarkh Belopolsky在实验室中利用转动的镜片证明了可见光的红移[10].
在1912年开始的观测,Vesto Slipher发现绝大多数的螺旋星云都有不可忽视的红移.[11] 然后,埃德温·哈勃发现这些星云(现在知道是星系)的红移和距离有关联性,也就是哈柏定律.[12]这些观察在今天被认为是造成宇宙膨胀大霹雳理论的强而有力证据.