科學(xué)家觀察到分子層面的多普勒效應(yīng)

【資料簡介】

科學(xué)家觀察到分子層面的多普勒效應(yīng)

由日本、瑞典、法國和美國科學(xué)家組成的研究小組，通過復(fù)雜的同步加速器實(shí)驗(yàn)，獲得了微觀層面也存在多普勒效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明單分子的旋轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。相關(guān)研究發(fā)表在近日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
 
多普勒效應(yīng)也被稱為“平移”效應(yīng)：當(dāng)物體以直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它發(fā)出的光或聲波頻率會(huì)發(fā)生改變。即朝觀察者移動(dòng)時(shí)接收頻率變高，遠(yuǎn)離觀察者移動(dòng)時(shí)接收頻率變低，當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。奧地利物理學(xué)家克里斯琴·多普勒1842年提出該理論，100多年來，人們只能在宏觀物體的直線運(yùn)動(dòng)中以及行星或星系等大的旋轉(zhuǎn)物體上觀察到這種效應(yīng)。在天體物理學(xué)中，這種旋轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)被用于探測(cè)天體的旋轉(zhuǎn)速度。

“當(dāng)一個(gè)行星旋轉(zhuǎn)時(shí)，在朝向觀察者旋轉(zhuǎn)的一邊，它發(fā)出的光的頻率會(huì)變得更高；而在背離觀察者的一邊，頻率變低。在分子水平也同樣如此，但要在實(shí)驗(yàn)室里證明分子層面也存在多普勒效應(yīng)非常困難。”該研究小組成員、俄勒岡大學(xué)退休化學(xué)教授T·達(dá)拉·托馬斯說，“這是，我們?cè)诜肿訉用孀C明了這一理論的真實(shí)性。而且在分子這一微觀尺度上，旋轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)甚至比分子在線性運(yùn)動(dòng)中顯示的多普勒效應(yīng)更加重要。”

多普勒效應(yīng)在日常生活中也有廣泛應(yīng)用。如果你在限速30英里的路段超過了時(shí)速45英里，不管你是否意識(shí)到，都會(huì)收到多普勒效應(yīng)帶來的一張超速行駛罰單。路邊的雷達(dá)測(cè)速儀，正是基于物體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的頻率變化，來測(cè)定運(yùn)動(dòng)物體的速度的。

“很久前我們就知道了多普勒效應(yīng)，但直到現(xiàn)在才在分子層面觀察到旋轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)。”托馬斯指出，這有助于人們更深入地理解分子光譜（利用分子輻射來研究分子組成和化學(xué)性質(zhì)），以及用于研究高能電子等。