red shift

定义：在光谱研究中，材料的电磁辐射因某种原因（例如光学线性、非线性效应等）发生光波的能量转向其低频端、波长向长波长方向移动的现象。如在紫外与可见光区域呈现特征吸收的原子团（即发色团）结构变化使其摩尔分子消光系数增大（称为增色效应），且发生能量转移至低频端、波长向长波长方向移动（红移）的现象；在广义相对论中，根据等效原理推导出引力场中的原子辐射频率因受引力势的影响而向红端移动。

学科：光学_基础光学

相关名词：天文学 能隙

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

红移是指电磁波波长向长波长方向偏移的现象，在可见光波段表现为光谱向红色端移动。

在材料学中，红移是材料性能的“信号灯”。荧光红移源于量子限制效应：半导体量子点尺寸增大导致能隙缩小，发射光波长变长。这一特性被用于制造量子点显示屏和近红外生物探针。拉曼红移则是分子振动的“指纹图谱”，光与分子碰撞时，部分能量被分子振动吸收，导致散射光波长变长，不同化学键的振动模式对应特定红移值，据此可快速识别材料成分。

在化学领域，红移主要表现为紫外-可见吸收光谱的“向红移动”，是分子结构的“指示器”。分子共轭体系增长导致电子离域范围扩大，吸收波长变长。可利用红移监测来研究反应历程、判断蛋白质折叠状态、筛选染料分子，为药物与材料研发提供依据。

在生物学中，红移是生物检测的“透视镜”。荧光探针发射波长红移至近红外区，能显著减少生物组织吸收和自发荧光干扰。例如，Cy7染料标记癌细胞后，其红移荧光可穿透数厘米组织，清晰成像肿瘤位置。

在天文学中，红移是探索宇宙的“量天尺”。多普勒红移揭示天体运动：星系远离导致光谱红移，可据此计算退行速度，验证哈勃定律。引力红移展现时空弯曲：白矮星强引力使光波长拉长，直接印证广义相对论。最震撼的是宇宙学红移：宇宙膨胀拉伸遥远星系发出的光波长，红移值越大距离越远。宇宙微波背景辐射是大爆炸理论的铁证。

从量子点闪烁到星系退行，从分子振动到宇宙微波，“红移”这个基础概念跨越尺度，连接微观与宏观，在不同学科中承载着独特而丰富的科学内涵，彰显了基础科学的普适魅力。

（延伸阅读作者：中国科学技术大学出版社副编审 胡硕丰）

责任编辑：张兆都