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彩乐乐双色球五行走势-世界最特别的光的奇特来历
2019-10-29 22:14:24

来自宇宙射线的一些高能粒子进入地球大气层时,其运动速度能超过光在空气中的速度,可以发出切连科夫辐射。

不管电磁辐射的波长为多少,从物理学的角度看,它们都是光,即电磁波,包括射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等。其中的可见光是我们最熟悉的光,我们所熟知的彩虹就包含了所有颜色的可见光。

其他都是一些不可见光,但我们有时可以体验到它们。比如,在一个温暖的夏日,我们的身体可以感受到太阳的红外线带来的热量。而一些光只有我们接收到足够的剂量才能体验到,比如在海滩上长时间晒太阳导致的紫外线灼伤,或者来自放射性物质的伽马辐射带来的有害影响。

在宇宙中,虽然大部分的光来自亿万颗相对平静的恒星,或者来自宇宙大爆炸后留下的余热(宇宙微波背景辐射),但宇宙中也充满了许多很特别的光。下面,我们列举其中三个特别的光并对其进行分析。

高速旋转产生的光

根据电动力学相关的理论,电子等带电粒子只要进行加速运动,就会产生电磁辐射。一个广播电台的发射天线,能通过迅速变化的电流,或者说是在天线内来回摆动的电子发送信号,就是使电子做加速运动,就会产生一种电磁辐射——无线电波,最终让你的汽车音响接收到电台广彩乐乐双色球五行走势-世界最特别的光的奇特来历播。

要想产生十分强的电磁辐射,来回摆动并不是一种很有效的加速运动,因为这会很快消耗掉大量的能量。所以,为了提高效率,你可以把天线弯曲成一个环形,然后用可产生超强磁场的装置让这些电子在磁场的加速作用下,以接近光速的速度绕着天线进行旋转。

新天线中电子沿着一个环形路径不断旋转下去,它们的速度方向每时每刻都在发生着改变,而速度的方向发生改变也属于加速运动,所以根据电动力学,这些旋转的电子仍然能够发出电磁辐射。但因为产生的电磁辐射很强,这个天线里的电子不再像以前那样产生无线电波,而是能量更高的紫外线和X射线。

我们都知道,广播天线产生的无线电波是朝着四面八方辐射出去的,但这个新天线里每个电子产生的辐射不是朝着四面八方,而是沿着运动的切线方向集中辐射出去的,这样,每一个产生辐射的电子看起来像是一辆快速转弯的汽车的前灯。

这种电磁辐射最初是在同步加速器(一种环形的粒子加速器)中观测到的,因此它被称为同步加速器辐射或同步辐射。长期以来,物理学家十分不喜欢同步辐射,因为它会消耗了加速器的能量,但随后发现,同步辐射很好操控,可以用来当作一种光源来完成其他的科学实验。所以,现在许多加速器都装有利用同步辐射进行实验的设备。

同步辐射也可以在宇宙中天然形成,只广州市天气预报要某个地方电子遇到了强磁场,就有机会产生同步辐射。人类在太空中第一次检测到的同步辐射,是M87星系喷射出来的一个长达5000光年的喷流产生的。脉冲星周围的星云也会产生同步辐射,因为脉冲星会产生强磁场,而星云里又有很多电子。

在介质中超过光

我们都知道,光在真空中的速度是宇宙中最快的速度,任何物质和信息的运动和传播速度都不能超过此速度。但当光穿过水、空气等透明的介质时,光速会大为减慢。例如,光在水中的传播速度仅约为在真空中的速度的四分之三。由于光在介质中是如此的“步履蹒跚”,那么其他一些粒子,比如电子、质子等,就有机会在介质中运动得比光还快。

如果一个物体在介质中的运动速度快于音速,比如一架超音速战斗机高速飞行时,那么它会产生一种被称为“音爆”的巨大响声,这是因为由物体运动前方产生的音波无法及时离开物体,因此被“堆积”了起来,形成了一种声音的圆锥形冲击波,并向四周扩散。此外,当快艇的速度超过水波速度时,也会在水面上产生很大的弓形冲击波,并在水面上扩散。与之类似的是,一个带电粒子(比如电子)比光更快地通过一个介质时,也会产生一种由光子构成的圆锥形冲击波,并向四周辐射出去,而且带电粒子运动的速度越快,产生的辐射就越强。

这种辐射最初是1934年由苏联物理彩乐乐双色球五行走势-世界最特别的光的奇特来历学家切连科夫发现的,因此被称为“切连科夫辐射”。切连科夫辐射通常出现在核反应堆和高能物理实验设备中,带电粒子高速穿过这些设备中的水池时,就会产生这种辐射。可见光波段部分的切连科夫辐射看起来呈亮蓝色,但实际上,切连科夫辐射产生的大部分光线其实是肉眼看不见的紫外线,而且只有带电粒子运动速度极快时,才会使可见光波段变得明显而得见。

在许多物理实验中,检测切连科夫辐射是一彩乐乐双色球五行走势-世界最特别的光的奇特来历种检测高能粒子的重要方法之一。此外,来自宇宙射线和伽马射线暴的一些高能粒子进入地球大气层时,其运动速度能超过光在空气中的速度,可以发出切连科夫辐射。通过检测它们所发出的切连科夫辐射,物理学家可以了解有关宇宙射线和伽马射线暴的相关信息。

来自急刹车的光

最后我们要介绍的特别的光叫做轫致辐射,又称刹车辐射或制动辐射,是带电粒子受到其他电荷影响,在运动过程中发生减速时产生的一种辐射。

轫致辐射最常见的例子是电子遇到原子核时产生的。具体地说,当电子快速移动时,有时它会近距离靠近原子核,电子的能量越高,那么它就有更多的机会靠近原子核。如果温度足够高,电子就不会被捕获并与原子核形成原子。相反,电子只会感觉到一个短暂的相互吸引的力,轻微地被拉动,导致它在运动过程中发生偏转并减速,而速度发生改变就是加速运动,根据电动力学,电子必然会发出电磁辐射。

这只能发生在高能环境中,因此,韧致辐射在通常情况下是以X射线的形式出现的。在医学和工业中,我们就经常利用这个原理来产生X射线的。而在宇宙中,有一个特别的环境非常适合制造韧致辐射,那就是宇宙中的庞然大物——星系团。

星系团是由数百到数千个星系构成的结构,它们通常都聚集在有着数百万光年的范围内。星系团中,星系之间还有着炽热的但极为稀薄的等离子体,它们被称为星系团内介质。对于一个星系团来说,星系团内介质的总质量可达可见星系总质量的3~5倍。这些介质含有许多电子和原子核,电子近距离遭遇原子核的事件会经常上演,所以它们会产生大量的韧致辐射。彩乐乐双色球五行走势-世界最特别的光的奇特来历当我们用X射线望远镜观察这些星系团时,我们就能看到巨大且明亮的X射线辐射团。