2022-2023年高中物理竞赛 广义相对论宇宙演化课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

5/7/202311:13:20AM1第七章相对论7-4广义相对论基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:20AM21.广义相对论的等效原理惯性质量等于引力质量在地球表面，重力加速度是常量，因此与质点的质量无关。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM3

由此爱因斯坦证明了一个物体在均匀引力场中的动力学效应，与此物体在加速参考系中的动力学效应是不可区分的。5/7/202311:13:21AM42.引力场中光线的弯曲由等效原理，引力场中的光线沿曲线传播。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM5

在引力场中，光线所走的最短路径是一条曲线。这表明引力场中的时间—空间发生了弯曲。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM6

爱因斯坦依照弯曲的时间—空间求出，遥远的恒星所发出的光线在经过太阳附近时，光线发生弯曲θ=1.75"1919.5.29两支天文观测队分别在巴西索布雷尔岛和西非普林西比岛进行日全食观测，证实了爱因斯坦的预言。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM73.引力红移

根据等效原理，处于引力场中的时钟犹如作加速运动的时钟，根据相对论效应，运动的时钟会变慢。可以证明在恒星的引力场中，引力势能越低，用以计时的周期越短。光信号的频率随离恒星的距离增加而降低，这种由于引力作用发生的波长向长波长方向移动的现象称为引力红移。1959年，实验首次测出从太阳发出的光到达地球后，其谱线的红移与广义相对论的预言十分接近。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM84.黑洞,宇宙天体的演化

依照现代宇宙演化理论，今日的宇宙是在150~200亿年以前的一次大爆炸后形成的。

爆炸后形成的星际物质随着温度的降低，逐渐结合成电子、质子、中子…，并渐渐复合成轻原子H、He。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM9

巨鹰星云中的原始星际氢气和处于胚胎状的新星。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM10距地球七千光年的巨鹰星云基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM11

星云在万有引力的作用下，转动着的涡旋星系压缩星系物质，迫使星云凝聚收缩，凝聚过程中释放出的引力势能使凝聚物质内核温度上升到107K，引起热核反应，一颗新恒星诞生了。

距地球250万光年的仙女座星系基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM12正在形成的恒星群基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM13

太阳使一颗处于中年期的恒星，它的内部正进行着剧烈的核聚变反应基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM14

恒星的核反应产生向外的辐射压力，与向内的引力平衡时，恒星的温度与体积不再明显变化，当恒星核燃料逐渐减少时，引力使星体体积收缩，温度进一步升高到108K。He等较轻的原子依次复合成C、O、Si

直至形成一个铁/镍核心。

随着核燃料的耗尽，核反应结束，星体在引力的作用下进一步收缩，使温度急剧加热到5109K，当这部分能量急剧释放就形成一次超新星爆发。基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM151987年观察到的一次超新星爆发基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM16超新星爆发后遗留的遗迹基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM17归宿白矮星

1~80.4~1.4

质量比M初/M日M末/M日中子星

8~500.5~3.2黑洞

〉50〉3.2恒星演化的归属基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/202311:13:21AM18白矮星群基础物理学教程§7-4广义相对论5/7/2