Tabla de Contenidos
Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości fali postrzeganej przez obserwatora będącego w ruchu względem źródła emitującego falę . Efekt ten przekłada się na wzrost częstotliwości (i spadek długości fali), gdy obserwator zbliża się do źródła (lub źródło zbliża się do obserwatora) i spadek częstotliwości, gdy oddalają się od siebie.
Efekt ten możemy zaobserwować na co dzień, gdy obserwujemy zmianę wysokości dźwięku samochodu zbliżającego się do nas, a następnie oddalającego się od nas, na przykład podczas wyścigu Formuły 1. Dźwięk jest zauważalnie wyższy, gdy samochód zbliża się do nas niż wtedy, gdy przechodzi z przodu, a następnie oddala się.
Zmiana tonu, którą dostrzegamy, może być najbardziej namacalnym przykładem efektu Dopplera w naszym codziennym życiu. Jednak efekt ten dotyczy nie tylko fal dźwiękowych, ale każdego rodzaju fal, w tym fal świetlnych. Z tego powodu efekt Dopplera ma ogromne znaczenie w astronomii i wielu innych dyscyplinach naukowych.
Formuła efektu Dopplera
Efekt Dopplera można zapisać w postaci pary równań, które wiążą obserwowaną częstotliwość lub długość fali z częstotliwością źródła. Jego zastosowanie zależy od tego, czy źródło fal i obserwator zbliżają się do siebie, czy oddalają.
Kiedy źródło zbliża się do obserwatora
W takim przypadku równanie lub formuła, której należy użyć, to:
W tych równaniach f obs reprezentuje częstotliwość postrzeganą przez obserwatora; f źródło to częstotliwość emitowana przez źródło; λ to długość fali; v to prędkość, z jaką fala rozchodzi się w ośrodku, a v source to względna prędkość, z jaką źródło zbliża się do obserwatora.
Jak widać, równania przewidują, że częstotliwość postrzegana przez obserwatora będzie rosła wraz ze wzrostem prędkości, z jaką zbliża się źródło, podczas gdy w przypadku długości fali sytuacja jest odwrotna.
Kiedy źródło oddala się od obserwatora
Równania te są równoważne z poprzednimi, z różnicą znaku prędkości źródła:
Wszystkie zmienne są takie same jak w poprzednim przypadku. Te równania przewidują, że częstotliwość postrzegana przez obserwatora będzie się zmniejszać, a długość fali będzie rosła wraz ze wzrostem prędkości, z jaką źródło się oddala.
przesunięcie ku czerwieni lub przesunięcie ku czerwieni
Światło zachowuje się jak fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się w próżni ze stałą prędkością około 300 000 km/s. To, co decyduje o kolorze światła, to jego długość fali lub częstotliwość. Światło widzialne o wyższej częstotliwości lub krótszej długości fali ma kolor między niebieskim a fioletowym, podczas gdy światło o większej długości fali, a zatem o niższej częstotliwości, jest czerwone.
Kiedy efekt Dopplera pojawia się, gdy oddalamy się od źródła światła (lub gdy źródło światła oddala się od nas), postrzegamy to światło z niższą częstotliwością niż ta, którą emituje to źródło. Ta zmiana częstotliwości powoduje, że kolor światła, który postrzegamy, jest bliższy czerwieni niż wcześniej w widmie światła widzialnego. Z tego powodu zjawisko to nazywane jest przesunięciem lub przesunięciem ku czerwieni.
Jak widać, przesunięcie ku czerwieni ma ogromne znaczenie w astronomii, ponieważ jego kwantyfikacja pozwala nam pośrednio określić prędkość, z jaką oddalają się od nas inne ciała niebieskie. Osiąga się to poprzez określenie przesunięcia częstotliwości w atomowych liniach absorpcji światła z odległych gwiazd i mgławic.
Należy zauważyć, że to, że nazywa się to przesunięciem ku czerwieni, nie oznacza, że samo światło jest czerwone, ale raczej, że jego częstotliwość przesunęła się w kierunku lub w kierunku, w którym znajduje się częstotliwość koloru czerwonego w widmie elektromagnetycznym.
Niebieskie przesunięcie lub przesunięcie
Blueshift jest przeciwieństwem efektu redshift: odnosi się do wzrostu częstotliwości fali świetlnej lub elektromagnetycznej emitowanej przez źródło, które się do nas zbliża.
Efekt przesunięcia lub przesunięcia w stronę niebieskiego wykorzystywany jest np. w prędkościomierzach pistoletowych, które policja wykorzystuje do określania prędkości, z jaką porusza się samochód, w szczególności współpracujących z technologią LIDAR (system pomiaru i wykrywania obiektów za pomocą laser).
Bibliografia
- Juano, A. i in. (sf). Efekt Dopplera i przejście do czerwieni i błękitu . Pobrane z https://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf
- Nuñez, O (sf). Efekt Dopplera: przesunięcie ku czerwieni i błękitowi . Odzyskane z https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue-
- Serway RA, Beichner RJ i Jewett JW (1999). Fizyka: dla naukowców i inżynierów (seria Saunders Golden Sunburst) ( wyd . 5). Filadelfia, Pensylwania: Pub Saunders College.
