【分享】科学家首次观察到分子层面的多普勒效应

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2011/05/14

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物理知识

2011年05月12日来源：科技日报作者：常丽君

　　本报讯（记者常丽君）据美国物理学家组织网5月11日（北京时间）报道，由日本、瑞典、法国和美国科学家组成的国际研究小组，通过复杂的同步加速器实验，首次获得了微观层面也存在多普勒效应的实验证据，证明单分子的旋转也会产生多普勒效应。相关研究发表在近日出版的《物理评论快报》上。
　　多普勒效应也被称为“平移”效应：当物体以直线运动时，它发出的光或声波频率会发生改变。即朝观察者移动时接收频率变高，远离观察者移动时接收频率变低，当观察者移动时也能得到同样的结论。奥地利物理学家克里斯琴·多普勒1842年首次提出该理论，100多年来，人们只能在宏观物体的直线运动中以及行星或星系等大的旋转物体上观察到这种效应。在天体物理学中，这种旋转多普勒效应被用于探测天体的旋转速度。

　　“当一个行星旋转时，在朝向观察者旋转的一边，它发出的光的频率会变得更高；而在背离观察者的一边，频率变低。在分子水平也同样如此，但要在实验室里证明分子层面也存在多普勒效应非常困难。”该研究小组成员、俄勒冈大学退休化学教授T·达拉·托马斯说，“这是首次，我们在分子层面证明了这一理论的真实性。而且在分子这一微观尺度上，旋转多普勒效应甚至比分子在线性运动中显示的多普勒效应更加重要。”

　　多普勒效应在日常生活中也有广泛应用。如果你在限速30英里的路段超过了时速45英里，不管你是否意识到，都会收到多普勒效应带来的一张超速行驶罚单。路边的雷达测速仪，正是基于物体运动而产生的频率变化，来精确测定运动物体的速度的。

　　“很久前我们就知道了多普勒效应，但直到现在才在分子层面观察到旋转多普勒效应。”托马斯指出，这有助于人们更深入地理解分子光谱（利用分子辐射来研究分子组成和化学性质），以及用于研究高能电子等。

　　总编辑圈点

　　多普勒效应是我们在中学物理课中就熟悉的了：火车高速接近时的鸣笛声，听起来会比火车远离时的要尖锐一些。多普勒效应也体现在“红移”——离地球越远，星体的光越红（频率越低），这是宇宙膨胀理论的依据。如今在分子层面观察到多普勒效应，并没有理论上的突破，但仍值得赞叹。观测火星旋转很容易，但观测出旋转分子的远近端差异，需要多么精确的实验手段！