高中拓展 · 硬科幻模型 · 相对论 · 引力透镜
一个遥远光源,为什么会出现两个像?
弱场薄透镜、点质量,角位置以爱因斯坦角归一化;不模拟强场多圈像。把背景光源移向透镜中心,看两个像靠近环。
引力透镜:问题从哪里来?
爱丁顿等在日食期间测量星光偏折,使弯曲时空成为公众关注的科学。后来天文学家发现多重像与爱因斯坦环,用透镜测量遥远天体和质量分布。
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
θ±=(β±√(β²+4))/2;β→0时形成爱因斯坦环,点源放大率在对齐极限发散。
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
两个像的间距与源偏移怎样联系?
换个条件,再试一次
完全对齐时,为什么不能给点源一个有限总放大率?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
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
先认识相对论 · 引力透镜涉及的量与单位:源角偏移/爱因斯坦角(无量纲)、爱因斯坦角(角秒)。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:把背景光源移向透镜中心,看两个像靠近环。
再做定量:保持其他条件,比较源角偏移/爱因斯坦角与双像角间距(角秒),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
θ±=(β±√(β²+4))/2;β→0时形成爱因斯坦环,点源放大率在对齐极限发散。
对照核验提示:靠近对齐:源角偏移/爱因斯坦角 0.3 ;偏离对齐:只改变源角偏移/爱因斯坦角 1.5 。按这些题设自己操作并比较双像角间距,不把参考情景当个人完成。
适用范围:蓝色为两个像方向;空间台面表示角位置,非真实三维射线路径。 透镜图以爱因斯坦角归一化,角秒标尺随爱因斯坦角变化。
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。