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多普勒效应或助测量天体旋转(图)

发布时间:2019-06-12 13:50 来源:未知 编辑:admin

  凤凰科技讯 北京时间8月7日消息,科学新闻网站报道,警察用于测速超速驾驶司机的一种物理学上的扭曲可以确定物体旋转速率。这种方法也可以用于保护风力涡轮机不受到强风的损害,了解遥远的天体或者检测龙卷风。

  对于任何听过警笛的鸣声会随着车辆远去而降低的人来说,多普勒效应并不陌生。它描述了移动物体放射出的光波(或者声波的音高)的频率,后者会随着靠近观测者而变高,并随着它的远离而降低。现在人们探索多普勒效应以追踪雨滴、车辆和星系的运动。然而多普勒的氪星石一直是既不远离又不靠近观察者的旋转物体。

  英国苏格兰格拉斯哥大学的物理学家马丁拉弗瑞(Martin Lavery)和同事认为他们能够通过确定旋转物体是如何改变光波的轨道角动量,从而测量旋转速度。在集中的光束,例如激光里,连续的光波像海洋波浪一样移动:一直向前,有周期性的波峰和波谷。但大多数光其实更混乱:波更像螺旋形。

  拉弗瑞的研究小组将覆盖铝箔的塑料盘连接在一个旋转马达上。然后研究人员将一束光照射到盘子上并反射回来,从而产生特殊的特性:它的波会顺时针或者逆时针扭曲。

  当拉弗瑞的研究小组测量从塑料盘反射回来的光,他们发现波的频率会随着盘子旋转的方向扭曲,并且变得更高,而反向扭曲的光则变得频率更低。这种改变使得研究人员能够计算塑料盘的旋转速率,这项发表在8月2日的期刊《科学》上的文章这样写到。

  “这是证实这种方法可行的第一批实验性证据,” 瑞典乌普萨拉瑞典空间物理研究院的物理学家波蒂德(Bo Thid)教授这样说道。拉弗瑞和他的研究小组利用普通的光进行了类似实验以证实这一发现,即使光波在各个方向扭曲,他们仍能够利用角动量的多普勒改变以测量盘子的旋转速率。

  工程师可以探索这种技术以保护风力涡轮机,后者可能会受到暴力、涡流气流的损害。拉弗瑞设想了涡轮机上安装能够检测危险漩涡的传感器,并及时将风力发电机关闭。

  蒂德表示气象雷达也能探索这种旋转多普勒效应以提前检测龙卷风的到来。2年前,他提出了一种类似的方法检测超大质量黑洞的旋转速率。“这项实验告诉全世界的研究人员利用这种方法可以获得很多收获,它将推动人们开始研究并研发实际应用。”(编译/严炎刘星)

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