引力波报告-物理课件PPT
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物理实验报告实验名称:学号:班级:姓名:日期:2022年一、引力波产生原理简述(500-1000字;配图说明,配图不可与手册内图片重复;注意排版,格式需要与附件《实验报告排版格式》一致;此部分2分)爱因斯坦富有洞见地用“场”赶走了引力的“超距作用”,解除了牛顿的困境。
如同麦克斯韦的电磁理论是电磁学的经典理论,爱因斯坦的广义相对论也是引力的经典理论。
广义相对论预言,宇宙中有引力波——连续不断的时空波动。
爱因斯坦在构思他的新引力理论——广义相对论时,打算把场的概念应用到引力上。
他成功地做到了这一点。
谁想到,这个场竟然就是时空本身。
在广义相对论里,时空就好比是电磁场,物质的质量是电荷。
广义相对论预言,大质量物体在猛烈旋转时会产生引力波,由于引力可以用时空扭曲来描述,那么引力波就是时空的涟漪. 探测电磁波不是什么难事。
每当我们睁开眼,或者打开电视、登录无线网,甚至用微波炉热一杯茶的时候,我们就在接收电磁波。
但是,探测引力波可没这么容易,因为引力可比电磁力微弱多了。
在我们生活的环境里,引力十分重要,这让我们误以为引力很强。
但实际上,只有像行星那样大的一团物质,才能产生明显的引力效果。
即便如此,一块小小的磁铁就能与整个地球的引力抗衡,轻而易举地把小铁钉吸起来。
引力是如此微弱,以至于摇晃大质量物体,也只能产生极微小的引力涟漪。
只有宇宙中最暴烈的事件(比如超新星爆发、中子星碰撞、黑洞并合)产生的引力波,才有可能被我们探测到。
而且,探测仪器必须非常灵敏:能够测量相距几千米的两点之间距离的变化,这个变化小于质子的千分之一或原子的十亿分之一。
虽然这听上去难以置信,但科学家已经造出了这样的仪器.在广义相对论问世100年后,引力波研究终于取得了第一次成功。
美国科学家潜心钻研数十载,建成了激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)。
引力波(Redirected from 重力波(相对论))本文介绍的是相对论中的引力波。
关于流体力学中的重力波,详见“重力波(流体力学)”。
在物理学中,引力波指时空曲率中以波的形式从射源向外传播的扰动,这种波会以引力辐射的形式传递能量。
阿尔伯特·爱因斯坦根据他的广义相对论[1],于1916年预言了引力波的存在[2]。
理论上可以被探测到的引力波射源包括由白矮星、中子星或黑洞组成的联星系统。
引力波现象是广义相对论的局域洛伦兹协变性的结果之一,因为它限制了相互作用的传播速度。
相反,牛顿引力理论中的相互作用都以无限的速度传播,所以在这一理论下并不存在引力波。
科学家已通过各种间接方法发现了引力辐射的证据。
例如,拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现赫尔斯-泰勒脉冲双星在互相公转时逐渐靠近,这为引力辐射的存在提供了证据;两人因这项发现于1993年获得了诺贝尔物理学奖。
[3]科学家也利用引力波探测器来观测引力波现象,如简称LIGO的激光干涉引力波天文台。
2014年3月17日,哈佛-史密松天体物理中心的天文学家宣布利用BICEP2探测器在宇宙微波背景中观测到引力波的效应,一经证实,这将成为宇宙暴胀和大爆炸理论的强烈证据。
概述爱因斯坦广义相对论所描述的引力,是时空曲率所产生的一种现象。
质量可以导致这种曲率。
当物质在时空中运动时,附近的曲率就会随之改变。
大质量物体运动时所产生的曲率变化会以光速像波一样向外传播。
这一传播现象就是引力波。
[7][8]当引力波通过远处的观测者时,观测者会发现时空被扭曲了。
两个自由物体之间的距离会有节奏地波动,频率与引力波相同。
然而,在这一过程中,这两个自由物体并没有受力,座标位置也没有变化;改变的,是时空座标本身的距离。
在观测者处的引力波强度和与波源间的距离呈反比。
根据预测,螺旋形靠近的中子双星系统由于质量高、加速度高,因此在合并时会发射出强大的引力波。
但是因为天文距离尺度之大,就算是最激烈的事件所产生的引力波,在到达地球后效应已变得极低,其应变的数量级低于10−21分之一。