光線偏轉

光線偏轉

廣義相對論認為﹐可見光或其他波段的電磁波穿過引力場時﹐會沿著彎曲空間中的測地線前進。早在1704年牛頓就提出,大質量物體因為有巨大的引力,會使高速運動的粒子改變方向,牛頓認為光是微小的粒子流,所以大質量的物體能使光線發生彎曲。1804年慕尼黑天文台的索德納,根據牛頓力學把光微粒當做有質量的粒子,經過計算,他預言光線經過太陽邊緣時會發生0.875角秒的偏折。1915年愛因斯坦根據廣義相對論的空間彎曲的理論,預測光線在通過太陽表面附近會產生偏折,其偏折度為1.75″。到底是按經典力學計算的數值正確,還是按照相對論計算的數值正確呢?所以天文觀測必然成為兩大理論孰是孰非的驗證。

光線偏轉

正文

廣義相對論認為,可見光或其他波段的電磁波穿過引力場時,會沿著彎曲空間中的測地線前進。因此,當一束光線經過大質量物體周圍附近後,光線將偏向物體,這種現象稱為光線偏轉。其偏轉角:

光線偏轉

式中M為物體質量,R為光線離開大質量物體中心的最近距離。計算表明,當遙遠的恆星發出的光線擦過太陽的邊緣達到地球時,太陽引力場將使得恆星的光線偏轉1奬75。在日全食時,拍攝太陽周圍天空中一組恆星的位置,再在日全食發生以後(或以前)半年,按照同樣的高度和方位角拍攝同一組恆星。在兩張底片上選取均勻分布的恆星為定位標準,比較擦過太陽邊緣的同一顆星的位置變化,可驗證愛因斯坦廣義相對論的這一預言。還可以利用甚長基線干涉儀測量類星體發出的射電波被太陽引力場偏轉的數值,其精確度超過了光學觀測。最近的測量結果表明,準確度已達到廣義相對論預言值的1.007±0.009。

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