高中物理 第2章 機(jī)械波 第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 紅移現(xiàn)象素材 魯科版選修3-4（通用）

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1、紅移現(xiàn)象 所謂紅移，最初是針對(duì)機(jī)械波而言的，即一個(gè)相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)著的物體離的越遠(yuǎn)發(fā)出的聲音越渾厚（波長(zhǎng)比較長(zhǎng)），相反離的越近發(fā)出的聲音越尖細(xì)（波長(zhǎng)比較短）。 后來，美國(guó)天文學(xué)家哈勃把一個(gè)天體的光譜向長(zhǎng)波（紅）端的位移叫做多普勒紅移。通常認(rèn)為它是多普勒效應(yīng)所致，即當(dāng)一個(gè)波源（光波或射電波）和一個(gè)觀測(cè)者互相快速運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的波長(zhǎng)變化。美國(guó)天文學(xué)家哈勃于1929年確認(rèn)，遙遠(yuǎn)的星系均遠(yuǎn)離我們地球所在的銀河系而去，同時(shí)，它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規(guī)律稱為哈勃定律，它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關(guān)的基礎(chǔ)。這就是說，一個(gè)天體發(fā)射的光所顯示的紅移越大，該天體的距離

2、越遠(yuǎn)，它的退行速度也越大。 紅移定律已為后來的研究證實(shí)，并為認(rèn)為宇宙膨脹的現(xiàn)代相對(duì)論宇宙學(xué)理論提供了基石。上個(gè)世紀(jì)60年代初以來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了類星體，它們的紅移比以前觀測(cè)到的最遙遠(yuǎn)的星系的紅移都更大。各種各樣的類星體的極大的紅移使我們認(rèn)為，它們均以極大的速度（即接近光速的90%）遠(yuǎn)離地球而去；還使我們?cè)O(shè)想，它們是宇宙中距離最遙遠(yuǎn)的天體。換句話說，由于多普勒紅移現(xiàn)象的存在，從這個(gè)意義上來講，宇宙不是無限的，而是有界的，即天體紅移的速度等于光速的地帶就是宇宙的邊緣和界限了，超過了這個(gè)界限，也就超過了光速，光線也就因此永遠(yuǎn)無法達(dá)到我們的視界，那就不是我們這個(gè)世界了，到底是怎樣只有上帝才知道。 現(xiàn)在，根據(jù)科學(xué)測(cè)定，宇宙的年齡大約是150億年，這個(gè)既是它的年齡（時(shí)間），其實(shí)也是它的空間長(zhǎng)度，即150億光年是我們觀察太空理論上能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離了，我們現(xiàn)在看到的距離地球150億光年的地方恰恰就是宇宙誕生時(shí)的鏡像。150億年前，在大爆炸的奇點(diǎn)，時(shí)間和空間獲得的最完美的統(tǒng)一，那一點(diǎn)（或那一刻）即是我們整個(gè)宇宙的開端。