2021-2022学年高二物理竞赛课件：光的偏振和相对论动力学.pptx

光的偏振和相对论动力学12量糖术量糖术对旋光溶液有对旋光溶液有C 溶液的浓度，溶液的浓度，“量糖计量糖计”可分析旋光（同分）异构体的成分，可分析旋光（同分）异构体的成分，例如：氯霉例如：氯霉广泛用在化学和制药等工业中。广泛用在化学和制药等工业中。素天然品为左旋体，素天然品为左旋体，称合霉素，其中只左旋有疗效。称合霉素，其中只左旋有疗效。分离出左旋品（左霉素），分离出左旋品（左霉素），疗效同天然品。疗效同天然品。用量糖术可用量糖术可 a C=a 溶液的旋光率，溶液的旋光率，=a C l a 溶液的溶液的比旋光率。比旋光率。合成品为左、右旋各半，合成品为左、右旋各半，3磁致旋光磁致旋光（magnetic opticity）l磁致旋光物质磁致旋光物质B旋转的角度旋转的角度 V 费德尔常量，费德尔常量，水、二硫化碳、水、二硫化碳、食盐、乙醇等食盐、乙醇等 对自然旋光物质，振动面的左旋或右旋是由对自然旋光物质，振动面的左旋或右旋是由都是磁致旋光都是磁致旋光物质。物质。旋光物质本身决定的，旋光物质本身决定的，与光的传播方向无关。与光的传播方向无关。4反射镜反射镜入射光入射光 左旋左旋反射镜反射镜反射光反射光 左旋左旋自然旋光物质自然旋光物质5反射镜反射镜反射光反射光 右旋右旋 B反射镜反射镜入射光入射光 左旋左旋B 对磁致旋光物质，光沿对磁致旋光物质，光沿 与逆与逆 方向传播，方向传播，磁性旋光物质磁性旋光物质振动面旋向相反。振动面旋向相反。6光隔离器：光隔离器：这样可以消除反射光的干扰。这样可以消除反射光的干扰。磁致旋光效应的应用：磁致旋光效应的应用：研究物质结构研究物质结构测电流和磁场测电流和磁场磁光调制磁光调制 BPM 磁致旋光物质磁致旋光物质令令 =45，则则 2 =90，反射光通不过反射光通不过P7黑洞黑洞（black hole）设一飞船自无限远，由静止向星球自由降落。设一飞船自无限远，由静止向星球自由降落。M0rrvm8 这这表表明明，在在远远离离引引力力源源处处观观察察，离离引引力力中中心心 rs 远远处处，任任何何过过程程（包包括括光光的的运运动动）都都进进行行得得无无限缓慢限缓慢（凝滞不动凝滞不动）。dt=，dr=0rs 称为称为史瓦西半径史瓦西半径（Schwarzschild radius）。）。9当当 时，逃逸速度：时，逃逸速度：r rs 任何物体任何物体（包括光包括光）都逃不出去都逃不出去r=rs 的球面称为的球面称为视界视界（horizon）。）。地球：地球：rs=8.8 10-3 m 1cm 太阳：太阳：rs=3.0 10 3 m 此时此时rs 10 km。质量质量 M (2 3)M 时，时，才可能形成黑洞，才可能形成黑洞，rrs黑洞。黑洞。10 黑洞拉伸、撕裂并吞噬一小部分恒星，最终将恒星大部黑洞拉伸、撕裂并吞噬一小部分恒星，最终将恒星大部分质量抛向宇宙空间的模拟过程图。分质量抛向宇宙空间的模拟过程图。11恒星演化的晚期，其核心部分经过核反应恒星演化的晚期，其核心部分经过核反应T 6 109K，各类中微子过程都能够发生，各类中微子过程都能够发生，中微子将核心区的能量迅速带走中微子将核心区的能量迅速带走引力坍缩引力坍缩 强冲击波强冲击波 外层物质抛射或超新星爆发外层物质抛射或超新星爆发 致密天体致密天体（白矮星、中子星、黑洞白矮星、中子星、黑洞）“黑黑洞洞”不不“黑黑”：1974年年，霍霍金金结结合合量量子子力力学学和和相相对对论论，指指出出黑黑洞洞并并非非全全黑黑黑黑洞洞能能够够辐辐射射，这这就就是是著著名名的的霍霍金金辐辐射射。黑黑洞洞在在辐辐射射过过程程中中，将将能能量量辐辐射射出出去去，这这意意味味着着黑黑洞洞将将逐逐渐渐缩小，最后在爆炸中结束生命。缩小，最后在爆炸中结束生命。12 天天文文学学家家还还发发现现，黑黑洞洞吸吸引引其其他他恒恒星星的的物物质质，不不是是一一下下子子就就吸吸引引过过去去，而而是是在在看看不不见见的的周周围围形形成成一一个个会会转转的的物物质质盘盘(叫叫做做吸吸积积盘盘)。另另外外一一个个恒恒星星的的物物质质是是先先打打到到这这个个盘盘上上去去，盘盘上上的的物物质才像螺旋一样进入黑洞。质才像螺旋一样进入黑洞。霍霍金金原原先先的的计计算算显显示示，黑黑洞洞蒸蒸发发完完全全属属于于热热效效应应，它它不不应应该该包包含含任任何何信信息息。当当黑黑洞洞变变得得越越来来越越小小，最最后后蒸蒸发发到到没没有有时时，就就意意味味着着已已经经丢丢失了全部信息。失了全部信息。但但霍霍金金的的理理论论同同“信信息息守守恒恒定定律律”矛矛盾盾，一一度被人们称为度被人们称为“黑洞悖论黑洞悖论”。13 但但是是现现在在霍霍金金认认为为，信信息息进进入入了了黑黑洞洞后后还还是是能能出出来来的的。只只是是物物质质被被吸吸进进去去以以后后，黑黑洞洞把把信信息息都都打打散散了了，不不再再是是原原来来的的样样子子，面面目目全全非非。目目前前很很多多科科学学家家都都在在研研究究被被黑黑洞洞重重组组之之后后出出来来信息以何种方式释放。信息以何种方式释放。为为验验证证广广义义相相对对论论，2004年年4月月20日日美美国国发发射射“引引力力探探测器测器B”卫星。卫星。