后來人們由此得出了重力勢能E
P(今天所說的重力勢能)轉換為動能E
K的規律。離如今的41年前,有人根據愛因斯坦的思想,用光子作“落體”,在塔上做豎直下“拋”實驗,發現在重力場中運動著的光子同樣遵循③。
(1)已知光子的質量m=E
K/c
2=hγ/c
2,如果從高度為H的塔頂豎直向下發射的光子頻率為γ
0,那么當光子到達塔底時,其頻率γ變為多少?在此過程中,光子的顏色是向紅端移動還是向紫端移動?
(2)如果從質量為M、半徑為R的天體表面沿徑向向外輻射出頻率為γ
0的光子,那么該光子到達無窮遠處時頻率

變為多少?(提示:以無窮遠處為零勢能點,質量為m的質點在上述天體表面的引力勢能為E
P=-GMm/R)
(3)如果定義上述天體由萬有引力造成的光子頻率的紅移量

,那么請寫出天體質量與半徑的比(M/R)跟引力紅移(z)的關系式。
(4)已知太陽的引力紅移z
日=2×10
-6,半徑為R
日;天狼星的伴星(一顆白矮星)的引力紅移z=3×10
-4,半徑為R=0.0073R
日。求這顆星的密度是太陽密度的多少倍?(要求小數點后僅保留一位有效數字)。