利用拉格朗日量求解黑洞背景下自由光子的运动

魏少文, 付春娥

doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210416

大学物理 >

2022 , Vol. 41 >Issue 5: 23

DOI: https://doi.org/10.16854/j.cnki.1000-0712.210416

教学讨论

利用拉格朗日量求解黑洞背景下自由光子的运动

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1. 兰州大学物理科学与技术学院力学基础教研室，甘肃兰州730000; 2. 西安交通大学物理学院应用物理系，陕西西安710049

魏少文（1984—），男，甘肃陇南人，兰州大学物理科学与技术学院教授，博士，主要从事广义相对论、黑洞方面的研究工作.

收稿日期: 2021-08-30

修回日期: 2021-10-29

网络出版日期: 2022-05-11

基金资助

国家自然科学基金（12075103），西安交通大学基本科研业务费（xzy012019061）资助

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Solving the motion of free photons in black hole background via Lagrangian

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1. School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou, Ganshu730000, China;
2.School of Science, Xian Jiaotong University, Xi^'an, Shaanxi 710049, China

Received date: 2021-08-30

Revised date: 2021-10-29

Online published: 2022-05-11

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摘要

利用拉格朗日量求解力学问题是一种很有用的方法.本文将借助于拉格朗日量求解黑洞时空背景下自由光子的运动，在求得光子的四速度之后，借助于机械能守恒定律，考察具有不同能量的光子在黑洞背景下所允许的运动范围.随后根据力学中运动学反问题，最终得到光子的运动轨迹.

关键词： 拉格朗日量; 机械能守恒; 黑洞

本文引用格式

魏少文, 付春娥 . 利用拉格朗日量求解黑洞背景下自由光子的运动[J]. 大学物理, 2022 , 41(5) : 23 . DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210416

Abstract

Solving mechanical problems with Lagrangian is a very useful method. In this paper, the motion of free photons in the background of a black hole is solved by means of Lagrangian. After obtaining the four velocities of photons, the allowable motion range of photons with different energies is studied by means of the law of conservation of mechanical energy. Then, according to the inverse problem of kinematics in mechanics, the trajectory of photons is finally obtained.

Key words： Lagrangian; law of conservation of mechanical energy; black hole

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