【都卜勒效應】中的「紅移」和「藍移」現象到底是怎麼一回事?

2021-01-13 Alevel與AP及IB輔導中心

現實生活中我們總是會碰到這種現象

站在賽道旁邊聽來往的賽車,我們會發現,當賽車靠近我們的時候,我們聽到的聲音越來越尖銳,而當汽車遠離我們的時候,我們聽到的聲音變得越來越低沉,糾其原因物體輻射的波長因為波源和觀察者的相對運動而產生變化所造成的,其實這就是都卜勒效應。

在As階段,我們知道這部分是波(Wave)考察的一個重要知識點,但這並不是唯一的考點,在A2部分的Astrophysics中,涉及到恆星,星系光譜的移動,也會和都卜勒效應結合在一起,那這裡,我們對於紅移和藍移部分進行解析。

紅移:當一個星系向我們的銀河系遠離的時候,這個星系的光譜就會向波長更長,頻率更低的紅色方向部分進行移動,這種現象,我們稱之為紅移。

藍移:當這個星系向我們的銀河系靠近的時候,這個星系的光譜就會向波長更短,頻率更高的藍色(紫色)一方移動,也叫做藍色(紫色)

在這裡我們將都卜勒效應和紅移藍移現象相結合,一起來分析一下為何會產生這種現象,當星系向我們遠離的時候,從星系傳輸過來的光源和接受光源的物體產生了相對運動。

如圖左側部分,觀察者接收到的光線的頻率變得很小,在圖像上表現為光線越來越稀疏,而波長變得原來越長,在光譜中我們會發現,紅光的頻率小於藍光的頻率,所以光線會向紅色光線部分偏移,這種現象稱之為紅移。

同樣到的道理,圖像右側部分,我們會發現觀察者接收到的頻率變大,圖像上光線變得越來越密集,波長變得越來越小,此時,光線會向藍色光線部分偏移,這也就是藍移。

考試中,同學們注意,以讓分析,如果產生了紅移,那麼觀察者觀察到的光源在遠離,還是靠近,同理藍移產生,觀察者觀察到的光源是在靠近。切記。

相關焦點

  • 紅移與藍移——都卜勒效應和膨脹的宇宙
    哈勃知道計算遠處物體速度最簡單的方法就是分析它們發出聲音或光線的變化,這便是都卜勒效應。例如,一顆恆星向你靠近,它發出的光波將像手風琴一樣壓縮,於是它的波長便會變短,原本黃色的恆星顏色會看起來有些發藍。同樣,一顆恆星離你而去,它的光波會伸展,波長變短,顏色會看起來有些發紅。
  • 1960年,科學家利用穆斯堡爾效應,驗證了相對論引力紅移現象
    在中學物理中,我們都學過都卜勒效應,比如呼嘯而過的小汽車,如果小車開著喇叭,我們會聽到喇叭聲由低到尖再到低,而都卜勒效應的本質原因是波源與觀測者之間的相對運動。除了機械波,其實光(電磁波)也存在這種都卜勒效應,如果光源與觀測者相互靠近,那麼光譜就表現出藍移,反之就是紅移(這種藍移紅移本質原因都是相對運動,因此一般都稱呼為紅移)。
  • 天文學家曾觀測到紅移和藍移,那麼是否存在可觀測的紫移?
    對於可見光,光譜中越藍的部分波長越短,光譜中越紅的部分波長越長。因此,如果光源朝向觀察者運動,都卜勒效應被稱為「藍移」,如果光源遠離觀察者運動,都卜勒效應被稱為「紅移」。物體移動得越快,藍移或紅移的強度也越大。」
  • 都卜勒效應,生活中常見的現象,卻可以推導出宇宙的年齡
    我們經常可以感受到都卜勒效應,當發出喇叭聲的車輛接近我們然後又遠離時,我們聽到的音調變化,與標準喇叭的頻率相比,接近期間的接收頻率較高,經過時的接收頻率相同,而在遠離期間則較低,這就是都卜勒效應的一種表現,它以奧地利物理學家都卜勒的名字命名,他在1842年描述了這種現象。
  • 聲音的都卜勒效應是由於速度差,那光的都卜勒效應又是由於什麼?
    我們經常會聽到疾馳而來的火車音調變高、或者勻速遠離時音調變低,這就是我們所說的都卜勒效應,那麼既然聲波具有都卜勒效應,那麼光波呢?首先給出確定答案:光的都卜勒效應是存在的!就是紅移與藍移現象!聲的都卜勒效應生活中聲音的都卜勒效應非常容易感受到,嗡嗡的火車聲是最令人深刻的。
  • 都卜勒效應,原來竟如此「有趣」?
    大家還記得以前我們講過的「紅移」和「藍移」嗎?不記得沒關係,今天再給大家重溫一下!都卜勒效應中,紅移和藍移是非常有意思的物理學現象,在物理學和天文學中,是指物體電磁輻射由於某種原因,波長增加或者減小的現象。
  • 天文學家是否觀察過「紫移」,它和藍移有什麼聯繫
    低頻移被稱為「紅移」,當恆星遠離地球的速度越快,就有更多的光被轉移到低頻的顏色。這個現象被稱為「都卜勒頻移」。這和你在工作中遇到的情景是同樣的原理,當救護車向你駛來時,警報器的音調很高,當救護車從你身邊經過時,警報器的音調就會變低。都卜勒頻移也在警察的雷達槍中運用,通過無線電波在頻率中的轉移來測量你的汽車經過速度有多快。
  • 都卜勒效應和我們的生活日常
    但四年之後,他不知想起什麼又跑到一家工廠當會計,之後又來到布拉克一所技術中學擔任老師,同時還在布拉格理工學院任著兼職講師。1841年,教學出色的都卜勒得到扶正,成為了理工學院的數學教授。科學家的靈感有時候比小說家的靈感來的更加寫意和傳奇,巧合到無以復加,比如砸中牛頓的蘋果,夢見咬住自己尾巴的蛇的門捷列夫。都卜勒研究都卜勒效應的靈感雖然沒有蘋果和蛇那麼聞名,但同樣有趣。
  • 從光線紅移到宇宙膨脹,宇宙大爆炸的證據!
    用一個經常提到的例子來說明這個都卜勒效應到底是怎麼一回事:當我們站在川流不息的馬路邊,會聽到此起彼伏的汽車鳴笛聲,仔細分辨,我們會發現如果一輛小汽車在鳴笛時,恰好從你身旁穿過,那麼它的鳴笛聲經歷一次由低到高再回到低的起伏,這是為什麼呢?難道是駕駛員故意改裝了喇叭,使得鳴笛聲變的可控嗎?
  • 這就是為什麼光在引力場中會發生紅移或藍移原因
    包括太陽等強引力體彎曲遙遠星光的預測,並在1919年5月29日在對日全食的觀測中得到了證實(如上所示);通過中間質量源對極遠星系(包括強星系和弱星系)引力透鏡效應的測試。為了使GPS設備正常工作,我們需要了解兩件事:廣義相對論的時間膨脹,以及物體運動速度越快,體驗時間流逝的方式不同廣義相對論的引力紅移;光的紅移或藍移依賴於觀察者和發射器所在引力場的相對強度。
  • 「都卜勒效應」為何能證明宇宙在膨脹?
    「都卜勒效應」是如何發現的?我們都知道,聲音是由物體的振動產生的,物體振動越快、發出聲音的音調越高、聽著越尖細;物體振動越慢、發出聲音的音調越低、聽著越低沉。這是怎麼回事兒呢?火車鳴笛的音調不應該一直都是相同的嗎?怎麼會有時候聽著音調變高,有時候音調變低呢?
  • 都卜勒效應
    這種現象叫做都卜勒效應。在光現象裡同樣存在都卜勒效應,當光源向你快速運動時,光的頻率也會增加,表現為光的顏色向藍光方向偏移(因為在可見光裡,藍光的頻率高),即光譜出現藍移;而當光源快速離你而去時,光的頻率會減小,表現為光的顏色會向紅光方向偏移(因為在可見光裡,紅光的頻率低),即光譜出現紅移。
  • 你需要知道「紅移」和「藍移」
    在宇宙中,其他天體不向地球傳輸聲音,但他們可以向地球發射光。如果恆星離地球較遠或越來越近,光的波長也會發生變化,從而影響光的顏色。當恆星離我們很遠時,光的波長變長並移向光譜的紅端;當恆星離我們很近時,光的波長變短,移到光譜的藍端。聲與光:改變聲音波長的效應在首次被提出,因為光也有波長,這意味著光可以像聲音一樣伸縮波長。
  • 光速相對於任何參考系不變,那為什麼會有光的紅移,藍移現象呢?
    當你看到充滿宇宙的恆星和星系時,你所看到的光和那些恆星和星系所發出的光是不一樣的。在它到達我們的眼睛之前,所發射的光必須已跨越了很長的距離——從最近的恆星的幾光年到最遙遠的星系的數十億光年——並與宇宙所設置的每一個障礙相抗衡。那麼我們怎麼知道我們看到的光到底告訴我們什麼呢?
  • 為什麼用都卜勒效應可以測得天體的運動速度?
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp1803年11月29日,奧地利物理學家克裡斯琴·都卜勒出生。都卜勒於1842年提出了都卜勒效應。現在,我們就來聊一下,為什麼用都卜勒效應能測得天體的運行速度!
  • 為什麼用都卜勒效應可以測得天體的運動速度
    1842年,奧地利物理學家都卜勒發現,運動物體發出的聲音在靜止的觀測者聽起來會發生變化。當發聲物體遠離觀測者運動時,觀測者聽到的聲波波長就會比靜止波長更長,而聲源朝向觀測者運動時,聽到的聲波波長就會比靜止波長更短。速度越高,波長變化越大。
  • 淺析哈勃紅移-都卜勒頻移與時空膨脹的作用
    哈勃紅移的原因是什麼?是因為宇宙膨脹而導致的光波「拉伸」?或是由於遙遠的星系正在遠離我們而產生的都卜勒頻移? 兩者都是正確的。具體來說,後者是前者的線性近似。在(彎曲)時空當中,觀察點的變化相當於坐標系發生了變化。
  • 淺析哈勃紅移——都卜勒頻移與時空膨脹的作用
    哈勃紅移的原因是什麼?是因為宇宙膨脹而導致的光波「拉伸」?或是由於遙遠的星系正在遠離我們而產生的都卜勒頻移?兩者都是正確的。具體來說,後者是前者的線性近似。在(彎曲)時空當中,觀察點的變化相當於坐標系發生了變化。
  • 你需要知道「紅移」和「藍移」
    在宇宙中,其他的天體不會向地球傳遞聲音,但卻可以向地球傳遞光。如果一顆恆星距離地球越來越遠或越來越近,光的波長也會產生變化,從而影響光的顏色。恆星遠離我們時,光的波長變長,移向光譜的紅色端;恆星靠近我們時,光的波長變短,移向光譜的藍色端。
  • 你需要知道「紅移」和「藍移」
    在宇宙中,其他的天體不會向地球傳遞聲音,但卻可以向地球傳遞光。如果一顆恆星距離地球越來越遠或越來越近,光的波長也會產生變化,從而影響光的顏色。恆星遠離我們時,光的波長變長,移向光譜的紅色端;恆星靠近我們時,光的波長變短,移向光譜的藍色端。