高中拓展 · 硬科幻模型 · 宇宙学 · 膨胀红移
光在宇宙中旅行,波长为何被拉长?
采用FLRW尺度因子关系,不把宇宙红移直接当作狭义相对论多普勒速度。拉大宇宙尺度因子比,观察同一列波被拉长。
宇宙红移:问题从哪里来?
斯里弗测星系光谱、勒梅特建立膨胀模型、哈勃研究距离关系,逐步形成膨胀宇宙图景。遥远光的波长变化让宇宙历史可以被测量。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
1+z=a今/a发,λ观=(1+z)λ发;T观=T发/(1+z)。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
波长伸长几倍,单个光子能量变为几分之一?
换个条件,再试一次
z=0表示这里的波长比是多少?
看哪里?
三维保留同一场、波或观测证据的空间示意;图线不是额外测得的实体轨迹,数值见同步读数。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识宇宙学 · 膨胀红移涉及的量与单位:红移z(无量纲)、发射波长(nm)。高中拓展 · 硬科幻模型为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:拉大宇宙尺度因子比,观察同一列波被拉长。
再做定量:保持其他条件,比较红移z与观测波长(nm),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
1+z=a今/a发,λ观=(1+z)λ发;T观=T发/(1+z)。
对照核验提示:较近红移:红移z 0.5 ;较高红移:只改变红移z 2 。按这些题设自己操作并比较观测波长,不把参考情景当个人完成。
适用范围:波长放大2.00倍,单光子能量降为0.5000;不是普通介质中波速改变。 归一化波形显示拉伸比例;标尺显示实际观测波长。
NASA Science · 天文与行星科学阅读(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。