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O efeito Doppler é a mudança na frequência de uma onda quando percebida por um observador que está em movimento em relação à fonte que emite a onda . Este efeito traduz-se num aumento da frequência (e diminuição do comprimento de onda) à medida que o observador se aproxima da fonte (ou a fonte se aproxima do observador) e uma diminuição da frequência à medida que se afastam uma da outra.
Podemos ver esse efeito todos os dias quando observamos a mudança de tom no som de um carro que se aproxima de nós e depois se afasta de nós, como em uma corrida de Fórmula 1. O som é visivelmente mais alto quando o carro se aproxima de nós do que quando ele passa na frente e depois se afasta.
A mudança de tom que percebemos pode ser o exemplo mais palpável do efeito Doppler em nossa vida diária. No entanto, este efeito não se aplica apenas a ondas sonoras, mas a qualquer tipo de onda, incluindo ondas luminosas. Por esta razão, o efeito Doppler é de grande importância na astronomia e em muitas outras disciplinas científicas.
fórmula do efeito Doppler
O efeito Doppler pode ser escrito na forma de um par de equações que relacionam a frequência ou comprimento de onda observado com o da fonte. Sua aplicação depende se a fonte das ondas e o observador estão se aproximando ou se afastando um do outro.
Quando a fonte se aproxima do observador
Nesse caso, a equação ou fórmula a ser usada é:
Nessas equações, f obs representa a frequência percebida pelo observador; f source é a frequência que a fonte emite; λ é o comprimento de onda; v é a velocidade com que a onda se propaga no meio, e v source é a velocidade relativa com que a fonte se aproxima do observador.
Como pode ser visto, as equações preveem que a frequência percebida pelo observador aumentará à medida que a velocidade com que a fonte se aproxima aumenta, enquanto o oposto ocorre com o comprimento de onda.
Quando a fonte se afasta do observador
Estas equações são equivalentes às anteriores, com a diferença do sinal da velocidade da fonte:
Todas as variáveis são as mesmas do caso anterior. Essas equações prevêem que a frequência percebida pelo observador diminuirá e o comprimento de onda aumentará à medida que a velocidade com que a fonte recua aumenta.
redshift ou redshift
A luz se comporta como uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo a uma velocidade constante de aproximadamente 300.000 km/s. O que determina a cor da luz é seu comprimento de onda ou sua frequência. A luz visível com maior frequência ou menor comprimento de onda é uma cor entre o azul e o violeta, enquanto a luz com maior comprimento de onda e, portanto, menor frequência é vermelha.
Quando o efeito Doppler ocorre quando nos afastamos de uma fonte de luz (ou quando uma fonte de luz se afasta de nós), percebemos essa luz com uma frequência menor do que a que a fonte está emitindo. Essa variação na frequência faz com que a cor da luz que percebemos esteja mais próxima do vermelho do que antes no espectro da luz visível. Por esse motivo, esse fenômeno é chamado de deslocamento ou desvio para o vermelho.
Como pode ser visto, o desvio para o vermelho é de grande relevância na astronomia, pois sua quantificação nos permite determinar indiretamente a velocidade com que outros corpos celestes estão se afastando de nós. Isso é feito determinando a mudança de frequência nas linhas de absorção atômica da luz de estrelas distantes e nebulosas.
Deve-se notar que o fato de ser chamado de desvio para o vermelho não significa que a luz em si é vermelha, mas sim que sua frequência mudou na direção ou sentido em que a frequência da cor vermelha se encontra no espectro eletromagnético.
Deslocamento ou deslocamento azul
Blueshift é o efeito oposto do redshift: refere-se ao aumento da frequência de uma onda de luz ou onda eletromagnética emitida por uma fonte que está se aproximando de nós.
O efeito de deslocamento ou deslocamento para o azul é utilizado, por exemplo, nos velocímetros de pistola que a polícia utiliza para determinar a velocidade com que um carro se move, em particular os que funcionam com tecnologia LIDAR (sistema de medição e detecção de objetos por laser).
Referências
- Juano, A. e outros (sf). O efeito Doppler e a mudança para vermelho e azul . Obtido em https://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf
- Nuñez, O (sf). Efeito Doppler: desvio para vermelho e azul . Recuperado de https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue-
- Serway, RA, Beichner, RJ, & Jewett, JW (1999). Física: Para Cientistas e Engenheiros (Série Saunders Golden Sunburst) (5ª ed .). Filadélfia, PA: Saunders College Pub.
