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  • 更新 2022-09-03
  • 科目 物理
  • 题型 综合题
  • 难度 较难
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后来人们由此得出了重力势能EP(今天所说的重力势能)转换为动能EK的规律。离如今的41年前,有人根据爱因斯坦的思想,用光子作“落体”,在塔上做竖直下“抛”实验,发现在重力场中运动着的光子同样遵循③。
(1)已知光子的质量m=EK/c2=hγ/c2,如果从高度为H的塔顶竖直向下发射的光子频率为γ0,那么当光子到达塔底时,其频率γ变为多少?在此过程中,光子的颜色是向红端移动还是向紫端移动?
(2)如果从质量为M、半径为R的天体表面沿径向向外辐射出频率为γ0的光子,那么该光子到达无穷远处时频率变为多少?(提示:以无穷远处为零势能点,质量为m的质点在上述天体表面的引力势能为EP=-GMm/R)
(3)如果定义上述天体由万有引力造成的光子频率的红移量,那么请写出天体质量与半径的比(M/R)跟引力红移(z)的关系式。
(4)已知太阳的引力红移z=2×10-6,半径为R;天狼星的伴星(一颗白矮星)的引力红移z=3×10-4,半径为R=0.0073R。求这颗星的密度是太阳密度的多少倍?(要求小数点后仅保留一位有效数字)。

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后来人们由此得出了重力势能EP(今天所说的重力势能)转换为动