red shift

定義：在光譜研究中，材料的電磁輻射因某種原因（例如光學(xué)線性、非線性效應(yīng)等）發(fā)生光波的能量轉(zhuǎn)向其低頻端、波長向長波長方向移動的現(xiàn)象。如在紫外與可見光區(qū)域呈現(xiàn)特征吸收的原子團(tuán)（即發(fā)色團(tuán)）結(jié)構(gòu)變化使其摩爾分子消光系數(shù)增大（稱為增色效應(yīng)），且發(fā)生能量轉(zhuǎn)移至低頻端、波長向長波長方向移動（紅移）的現(xiàn)象；在廣義相對論中，根據(jù)等效原理推導(dǎo)出引力場中的原子輻射頻率因受引力勢的影響而向紅端移動。

學(xué)科：光學(xué)_基礎(chǔ)光學(xué)

相關(guān)名詞：天文學(xué) 能隙

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

紅移是指電磁波波長向長波長方向偏移的現(xiàn)象，在可見光波段表現(xiàn)為光譜向紅色端移動。

在材料學(xué)中，紅移是材料性能的“信號燈”。熒光紅移源于量子限制效應(yīng)：半導(dǎo)體量子點(diǎn)尺寸增大導(dǎo)致能隙縮小，發(fā)射光波長變長。這一特性被用于制造量子點(diǎn)顯示屏和近紅外生物探針。拉曼紅移則是分子振動的“指紋圖譜”，光與分子碰撞時(shí)，部分能量被分子振動吸收，導(dǎo)致散射光波長變長，不同化學(xué)鍵的振動模式對應(yīng)特定紅移值，據(jù)此可快速識別材料成分。

在化學(xué)領(lǐng)域，紅移主要表現(xiàn)為紫外-可見吸收光譜的“向紅移動”，是分子結(jié)構(gòu)的“指示器”。分子共軛體系增長導(dǎo)致電子離域范圍擴(kuò)大，吸收波長變長?？衫眉t移監(jiān)測來研究反應(yīng)歷程、判斷蛋白質(zhì)折疊狀態(tài)、篩選染料分子，為藥物與材料研發(fā)提供依據(jù)。

在生物學(xué)中，紅移是生物檢測的“透視鏡”。熒光探針發(fā)射波長紅移至近紅外區(qū)，能顯著減少生物組織吸收和自發(fā)熒光干擾。例如，Cy7染料標(biāo)記癌細(xì)胞后，其紅移熒光可穿透數(shù)厘米組織，清晰成像腫瘤位置。

在天文學(xué)中，紅移是探索宇宙的“量天尺”。多普勒紅移揭示天體運(yùn)動：星系遠(yuǎn)離導(dǎo)致光譜紅移，可據(jù)此計(jì)算退行速度，驗(yàn)證哈勃定律。引力紅移展現(xiàn)時(shí)空彎曲：白矮星強(qiáng)引力使光波長拉長，直接印證廣義相對論。最震撼的是宇宙學(xué)紅移：宇宙膨脹拉伸遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光波長，紅移值越大距離越遠(yuǎn)。宇宙微波背景輻射是大爆炸理論的鐵證。

從量子點(diǎn)閃爍到星系退行，從分子振動到宇宙微波，“紅移”這個(gè)基礎(chǔ)概念跨越尺度，連接微觀與宏觀，在不同學(xué)科中承載著獨(dú)特而豐富的科學(xué)內(nèi)涵，彰顯了基礎(chǔ)科學(xué)的普適魅力。

（延伸閱讀作者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社副編審 胡碩豐）

責(zé)任編輯：張兆都