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도플러 효과는 파동을 방출하는 소스에 대해 움직이는 관찰자가 인지할 때 파동의 주파수 변화입니다 . 이 효과는 관찰자가 소스에 접근하면(또는 소스가 관찰자에게 접근하면) 주파수가 증가(및 파장이 감소)하고 서로 멀어지면 주파수가 감소하는 것으로 해석됩니다.
우리는 Formula 1 경주에서와 같이 자동차가 우리에게 접근했다가 우리에게서 멀어지는 소리의 음높이 변화를 매일 관찰할 때 이러한 효과를 볼 수 있습니다. 앞을 지나갔다가 멀어집니다.
우리가 인지하는 음색의 변화는 일상 생활에서 도플러 효과의 가장 뚜렷한 예일 수 있습니다. 그러나 이 효과는 음파뿐만 아니라 광파를 포함한 모든 유형의 파동에 적용됩니다. 이러한 이유로 도플러 효과는 천문학 및 기타 여러 과학 분야에서 매우 중요합니다.
도플러 효과 공식
도플러 효과는 관측된 주파수 또는 파장을 소스의 주파수 또는 파장과 관련시키는 한 쌍의 방정식 형식으로 작성할 수 있습니다. 그 적용은 파동의 근원과 관찰자가 서로를 향해 움직이는지 멀어지는지에 따라 달라집니다.
소스가 관찰자에게 접근할 때
이 경우 사용할 방정식 또는 공식은 다음과 같습니다.
이 방정식에서 f obs는 관찰자가 인식하는 주파수를 나타냅니다. f 소스는 소스가 방출하는 주파수입니다. λ는 파장입니다. v 는 파동이 매질에서 전파되는 속도이고, v source는 소스가 관찰자에게 접근하는 상대 속도입니다.
보시다시피 방정식은 소스가 접근하는 속도가 증가함에 따라 관찰자가 인식하는 주파수가 증가하는 반면 파장에서는 반대가 발생한다고 예측합니다.
소스가 관찰자로부터 멀어질 때
이 방정식은 소스 속도의 부호 차이가 있는 이전 방정식과 동일합니다.
모든 변수는 이전 사례와 동일합니다. 이 방정식은 소스가 멀어지는 속도가 증가함에 따라 관찰자가 감지하는 주파수가 감소하고 파장이 증가할 것이라고 예측합니다.
적색편이 또는 적색편이
빛은 진공에서 약 300,000km/s의 일정한 속도로 전파되는 전자기파처럼 행동합니다. 빛의 색상을 결정하는 것은 파장 또는 주파수입니다. 주파수가 높거나 파장이 짧은 가시광선은 파란색과 보라색 사이의 색이고, 파장이 길기 때문에 주파수가 낮은 빛은 빨간색입니다.
우리가 광원에서 멀어질 때(또는 광원이 우리에게서 멀어질 때) 도플러 효과가 발생하면 광원이 방출하는 것보다 더 낮은 주파수의 빛을 감지합니다. 주파수의 이러한 변화로 인해 우리가 인식하는 빛의 색상은 가시 광선 스펙트럼에서 이전보다 빨간색에 더 가깝습니다. 이러한 이유로 이 현상을 이동 또는 적색편이라고 합니다.
보시다시피 적색편이는 천문학에서 매우 관련이 있습니다. 그 정량화를 통해 다른 천체가 우리에게서 멀어지는 속도를 간접적으로 결정할 수 있기 때문입니다. 이것은 먼 별과 성운에서 나오는 빛의 원자 흡수선의 주파수 편이를 결정함으로써 달성됩니다.
적색 편이라고 하는 것은 빛 자체가 적색이라는 의미가 아니라 전자기 스펙트럼에서 적색의 주파수가 발견되는 방향이나 의미로 그 주파수가 편이되었다는 점에 유의해야 한다.
블루 시프트 또는 시프트
청색이동은 적색이동의 반대 효과로, 우리에게 가까워지는 소스에서 방출되는 광파 또는 전자기파의 주파수 증가를 말합니다.
변위 또는 파란색으로의 이동 효과는 예를 들어 경찰이 자동차가 움직이는 속도를 결정하는 데 사용하는 권총 속도계, 특히 LIDAR 기술(시스템에 의한 물체의 측정 및 감지 시스템)에 사용됩니다. 레이저).
참조
- Juano, A. 외(sf). 도플러 효과와 빨간색과 파란색으로의 이동 . https://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf 에서 가져옴
- Nuñez, O (sf). 도플러 효과: 빨간색과 파란색 이동 . https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue- 에서 복구됨
- Serway, RA, Beichner, RJ, & Jewett, JW (1999). 물리학: 과학자 및 엔지니어용(Saunders Golden Sunburst 시리즈) (5 판 ). 필라델피아, 펜실베니아: Saunders College Pub.
