本篇文章给大家谈谈透镜成像的原理，以及什么叫引力透镜效应对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。
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一、什么叫引力透镜效应
根据广义相对论，引力透镜效应就是当光在星系、星系团及黑洞等具有巨大引力的天体附近经过时，会像通过凸透镜一样发生弯曲，根据变化了的光线在光谱外波段呈现的不规则程度，可以推算发光星系的年龄和距离。 1979年，天文学家观测到类星体Q0597+561发出的光在它前方的一个星系的引力作用下弯曲，形成了一个一模一样的类星体的像。这是第一次观察到引力透镜效应。引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲（光线沿弯曲空间的短程线传播）。对引力透镜效应的观测证明爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为，多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。当银河系中一个暗天体正好在一较远恒星（如麦哲伦云中的一颗恒星）前经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做“微透镜（Microlensing）”。1993年，天文学家利用微透镜效应观测到银河系中存在一种暗物质（dark matter），称做 MACHOs（massive compact halo objects，致密暗天体）。
二、为什么会产生引力透镜效应
1、引力透镜效应是由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使得光线经过大质量天体附近时发生弯曲。假如在观测者到光源的直线上有一个大质量的天体，则观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像，这种现象称之为引力透镜现象。
2、强引力透镜指能够明显地改变星像，形成双像、多重像以及环半弧和弧。强引力透镜主要存有两种情况，源和观测者的连线位于星系团的中心区域或位于星系的核心区域，且强引力透镜的放大率很大。
3、强引力透镜因其较强的增亮效应，可用于研究较远、较暗的背景星系。例如，星系团Abell2218中的子星系baby galaxy就是通过强引力透镜发现的。此外，强引力透镜还用来做星系、星系团的质量测定以及哈勃常数的测量。
4、弱引力透镜是由于宇宙物质密度场的扰动透过广义相对论效应所引起的空间弯曲所产生的一种光学现象。弱引力透镜一般不再明显地形成虚像，而是会使星像变亮，从而使可观测的天体增多。
5、在没有弱引力透镜现象时，星系的分布在理论上是已知的。再通过观测被扭曲的像的分布情况可以得到这种弱透镜的性质。而由弱透镜的性质就可以估算出构成它的星系或星系团的质量，这是宇宙学中相当重要的一种天体质量测量方法。
6、微引力透镜现象是由前景运动的天体产生的透镜现象。它与发生在星系尺度上的引力透镜现象相比，微引力透镜的源天体质量很小，因此光的偏转也小得多。通常通过微引力透镜只能观测到光度的瞬间增亮现象。
7、微引力透镜的一个重要应用在于，通过研究微引力透镜的出现率和特征可以估算星空中运动客体（特别是行星）的数目、质量以及一些其他相关信息。、
8、引力透镜效应发展不过几十年时间，但现在已经成为宇宙学中的一种重要测量手段。针对不同的尺度、距离、质量的天体，三种引力透镜交替发挥作用，提供了大量信息，这也为宇宙学的发展做出了重大贡献。可以预见，引力透镜效应的研究及其应用在将来具有巨大的前景。
三、引力透镜的原理是什么
1、引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。假如在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体则在光源的两测会形成两个像,就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样,这种现象称之为引力透镜效应。对引力透镜效应的观测证明阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。
2、在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为，多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。
3、当银河系中一个暗天体正好在一较远恒星(如麦哲伦星云中的一颗恒星)前经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做“微透镜(Microlensing)”。1993年，天文学家利用微透镜效应观测到银河系中存在一种暗物质(dark
四、【引力透镜效应】 引力透镜效应原理
根据，“义相对论，引力透镜效应就是当背景光源发出的光在引力场(比如星系、星系团及黑洞)附近经过时，光线会像通过透镜一样发生弯曲，其程度主要取决于引力场的强弱。分析背景光源的扭曲，可以帮助研究中间作为“透镜”的引力场的性质。根据强弱的不同，引力透镜现象可以分为“强引力透镜”和“弱引力透镜”效应。
从数学上来讲，一般质量而密度大干1的为强引力透镜区域，小于1的为弱引力透镜隧域。在强透镜区域一般可以形成多个背景源的像，甚至圆弧，而弱透镜区域则只产生比较小的形变。通过对大量背景源像的统计分析，可以估算大尺度范围内天体质量的分布，是现在宇宙学中最好的测量暗物质的方法。1979年，天文学家观测到类星体Q0597+561发出的光在它前方一个星系的引力作用下弯曲，形成了一个一模一样的类星体的像，这是人类第一次观察到引力透镜效应。
图2爱因斯坦十字：或称爱因斯坦十字架，位于飞马座内(赤经：22h40m31 s，赤纬：+03°21’30.3”)，是引力透镜效应最著名的例证之一。它包括较远处一个类星体的四重影像以及较近处一个前景星系的核心。
在爱因斯坦十字中，背景光源是距离地球80亿光年的类星体QSO2237+0305，而产生引力场的是其正前方距离地球约4亿光年的前景星系ZW2237+030。类星体的光线因引力透镜效应形成四重影像，对称分布于前景星系的核心四周，与其组成一个近似的十字形，故此得名。
该天体系统是在哈佛一史密松天体物理中心的一次红移巡天中由赫克拉所发现，故又被称为赫克拉r字。
图3爱因斯坦环：是指一种由于光源发出的光线受到引力透镜效应的影响，而使观测所得的光源形状改变的现象。
五、引力透镜的主要种类
1、在天文学研究中，人们一般习惯把引力透镜现象分为强弱两种。有意思的是，分类的标准并不是非常严格。
2、一个引力透镜现象中涉及两种天体，一个是在遥远处的作为光源的天体相当于透镜试验中的蜡烛，称为背景天体，另一个是在背景和观测者之间存在的，使背景光源发出的光线弯曲的透镜天体。简单的说，强引力透镜现象就是你可以直接从照片上看出来的引力透镜现象，而弱引力透镜现象则是你不能从单个引力透镜系统中得到引力透镜的信息，要通过大量样本的统计提取信息。
3、那么是不是质量大的天体就一定能造成强引力透镜效应呢?答案是否定的，从透镜方面说，强的引力透镜源并不需要是质量很大，却需要投影在垂直视线平面上的面密度高。一块浮游在星系中的星云可能质量很大，但因为面密度太低，不能成为很强的引力透镜源。相反的，一个黑洞的质量可能只有几个太阳质量，却可以使周围的空间极大的扭曲。另外，一个引力源即使可以造成强引力透镜现象，也只是在靠近它的区域内，在远离它的地方，时空的扭曲变得比较弱，背景的扭曲就不那么明显了。对于一个点质量来说，人们可以定义一个爱因斯坦环，强引力透镜效应范围就是这个环的尺度，假设背景星系刚好和透镜天体在视线方向重合，则它的像变成一个圈，成在爱因斯坦环上。最后，正好像透镜试验一样，引力透镜天体在背景和观测者之间的位置也决定了它能够造成背景扭曲的程度，一般的说，当透镜天体正好位于背景和观测者中间的时候，透镜的效应最强。
4、实际上还有一种叫弱引力透镜现象。弱的意思就是表现不出前面说的好几个像，背景天体也基本上没被增亮多少，就象是在没引力场的情况下加了一点扰动。但是背景天体的形状被稍稍拉长了一点点（专业术语叫切变），比如一个原本投影是圆的星系被稍微拉扁了一点儿。由于这种效应实在是太小了，而且星系本身也有圆有扁，所以我们要从大量的数据中做统计分析。这种分析能告诉我们星系里物质（包括暗物质）是怎么分布的，宇宙中物质分布起伏如何等等，还能对一些宇宙学参数给出限制。这对于我们研究宇宙密度的扰动谱和结构形成很有用。
5、微引力透镜，其实是强引力透镜的一种。回顾以前的内容，强引力透镜现象是由于有一个无敌的引力源，比如星系团之类的存在，而使得在这个引力源背后的天体发出的光产生强烈扭曲的情况。微引力透镜效应在这一点上并没有什么本质的不同。之所以称为'微'，是因为作为透镜的天体质量很小，小的只有太阳质量的量级，这种效应的时标很短，发生的概率很小。
6、爱因斯坦实际上很早就计算过微引力透镜的有关性质，不过他发现这种事件的观测效应太小了，所以放弃了进一步的工作。但随着技术的不断进步，在60年代以后，微引力透镜又进入了人们的视野。1986年，著名天体物理第一次引入了“微引力透镜”这个称呼。
7、最早，寻找微引力透镜现象的人主要想研究的是银河系伴星系中那些一小团一小团的暗物质。但最近几年里，人们发现，微引力透镜实际上是寻找地外行星的有力手段。
8、想法还是挺简单的，近处作为透镜的恒星与背景恒星在天球上很近的擦肩而过（实际距离很远，但我们看到两个恒星在天空中的位置重合在一起了）。这样背景恒星的亮度会由于透镜的影响发生突然的光变。假如作为透镜的恒星并不孤独，而是带有一个或者多个伴侣的话，那么引起背景恒星的光变便会非常的有特点。人们可以通过模型拟和定出行星系统到恒星的距离，行星和恒星的质量之比。
9、这一寻找地外行星的方法非常的有吸引力。第一，这个方法对行星的质量不敏感。不像其他的方法，只能看到比较大的地外行星。微引力透镜使我们可以追踪地球质量的行星。这个方法对行星相对恒星位置很敏感，而最容易探测到的区间，恰好和最可能存在生命的行星所在的区间类似。
10、然而观测的难度是巨大的，首先恒星对恒星的引力透镜现象就是非常难以发生的。大约每看到几百万颗麦哲伦云里的恒星，才能够目睹一次恒星对恒星的引力透镜事件。行星系统的微引力透镜现象可以看作一个由恒星引起的主光变，加上一个由行星引起的次级光变。而次级光变的时间非常短暂。并且，虽然可以用这种方法看到行星，但之后，随着两颗恒星位置的离开，我们没有什么办法可以做跟踪观测。
11、然而科学家们还是乐观的。当年爱因斯坦认为完全不可能看到的事件，我们今天已经以相当高的精度观测到。也许在不久的将来，以上的困难都会被克服。
六、天文学上讲的“引力透镜”到底是怎么回事
1、引力透镜是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲（光线沿弯曲空间的短程线传播）。假设在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体则在光源的两测会形成两个像,就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样,这种现象称之为引力透镜效应。对引力透镜效应的观测证明爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为，多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。
2、目前使用引力透镜可以观测到暗物质，估测星系团的质量，以及暗物质的分布情况探测等
好了，文章到此结束，希望可以帮助到大家。