Tabla de Contenidos
ดอปเปลอร์เอฟเฟกต์คือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นเมื่อรับรู้โดยผู้สังเกตซึ่งกำลังเคลื่อนที่โดยคำนึงถึงแหล่งกำเนิดที่ปล่อยคลื่นออกมา ผลกระทบนี้แปลเป็นความถี่ที่เพิ่มขึ้น (และความยาวคลื่นลดลง) เมื่อผู้สังเกตเข้าใกล้แหล่งกำเนิด (หรือแหล่งกำเนิดเข้าใกล้ผู้สังเกต) และความถี่ลดลงเมื่อพวกมันเคลื่อนออกจากกัน
เราสามารถเห็นผลกระทบนี้ได้ทุกวันเมื่อเราสังเกตการเปลี่ยนแปลงของระดับเสียงของรถที่แล่นเข้ามาหาเราแล้วเคลื่อนตัวออกห่างจากเรา เช่น ในการแข่งขัน Formula 1 เสียงจะสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อรถเข้ามาหาเรามากกว่าเมื่อ มันผ่านหน้าแล้วเคลื่อนออกไป
การเปลี่ยนแปลงของน้ำเสียงที่เรารับรู้อาจเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของปรากฏการณ์ Doppler ในชีวิตประจำวันของเรา อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์นี้ไม่ได้ใช้เฉพาะกับคลื่นเสียงเท่านั้น แต่ยังใช้กับคลื่นประเภทใดก็ได้ รวมถึงคลื่นแสงด้วย ด้วยเหตุนี้ ดอปเปลอร์เอฟเฟ็กต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในดาราศาสตร์และสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ อีกมากมาย
สูตรเอฟเฟกต์ Doppler
เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์สามารถเขียนได้ในรูปของสมการคู่หนึ่งซึ่งสัมพันธ์กับความถี่หรือความยาวคลื่นที่สังเกตได้กับสมการของแหล่งกำเนิด การใช้งานขึ้นอยู่กับว่าแหล่งกำเนิดคลื่นและผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากกัน
เมื่อแหล่งที่มาเข้าใกล้ผู้สังเกต
ในกรณีนี้ สมการหรือสูตรที่จะใช้คือ:
ในสมการเหล่านี้f obsแสดงถึงความถี่ที่ผู้สังเกตรับรู้ แหล่งที่มา fคือความถี่ที่แหล่งกำเนิดปล่อยออกมา λ คือความยาวคลื่น vคือความเร็วที่คลื่นแพร่กระจายในตัวกลาง และv แหล่งกำเนิดคือความเร็วสัมพัทธ์ที่แหล่งกำเนิดเข้าใกล้ผู้สังเกต
ดังที่เห็นได้ สมการทำนายว่าความถี่ที่ผู้สังเกตรับรู้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วที่แหล่งกำเนิดเข้าใกล้เพิ่มขึ้น ในขณะที่ความยาวคลื่นจะตรงกันข้าม
เมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนออกจากผู้สังเกต
สมการเหล่านี้เทียบเท่ากับสมการก่อนหน้าโดยมีความแตกต่างของสัญญาณความเร็วของแหล่งที่มา:
ตัวแปรทั้งหมดเหมือนกับในกรณีก่อนหน้า สมการเหล่านี้ทำนายว่าความถี่ที่ผู้สังเกตรับรู้จะลดลงและความยาวคลื่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วที่แหล่งกำเนิดลดลงเพิ่มขึ้น
เรดชิฟต์หรือเรดชิฟต์
แสงมีพฤติกรรมเหมือนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วคงที่ประมาณ 300,000 กม./วินาที สิ่งที่กำหนดสีของแสงคือความยาวคลื่นหรือความถี่ของแสง แสงที่มองเห็นซึ่งมีความถี่สูงหรือความยาวคลื่นสั้นกว่าเป็นสีระหว่างสีน้ำเงินและสีม่วง ในขณะที่แสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าและความถี่ต่ำกว่าจะเป็นสีแดง
เมื่อดอปเปลอร์เอฟเฟกต์เกิดขึ้นเมื่อเราเคลื่อนออกห่างจากแหล่งกำเนิดแสง (หรือเมื่อแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนห่างจากเรา) เราจะรับรู้แสงนั้นมีความถี่ต่ำกว่าแหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยออกมา การเปลี่ยนแปลงความถี่นี้ทำให้สีของแสงที่เรารับรู้ใกล้เคียงกับสีแดงมากกว่าที่เคยเป็นมาในสเปกตรัมของแสงที่มองเห็น ด้วยเหตุนี้จึงเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า shift หรือ redshift
ดังที่เห็นได้ว่า redshift มีความเกี่ยวข้องอย่างมากในดาราศาสตร์ เนื่องจากการวัดปริมาณของมันช่วยให้เราสามารถระบุความเร็วทางอ้อมที่เทห์ฟากฟ้าอื่นเคลื่อนห่างจากเรา สิ่งนี้ทำได้โดยการกำหนดการเปลี่ยนแปลงความถี่ในเส้นการดูดกลืนแสงของอะตอมจากดาวฤกษ์และเนบิวล่าที่อยู่ห่างไกล
ควรสังเกตว่าข้อเท็จจริงที่เรียกว่าการเลื่อนสีแดงไม่ได้หมายความว่าตัวแสงนั้นเป็นสีแดง แต่ความถี่ของแสงนั้นเปลี่ยนไปตามทิศทางหรือความรู้สึกซึ่งพบความถี่ของสีแดงในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
บลูชิฟต์หรือชิฟต์
Blueshift เป็นผลตรงกันข้ามกับ redshift: หมายถึงการเพิ่มความถี่ของคลื่นแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดที่เข้าใกล้เรามากขึ้น
เอฟเฟกต์ของการกระจัดหรือการเลื่อนเป็นสีน้ำเงินถูกนำมาใช้ เช่น ในมาตรวัดความเร็วปืนพกที่ตำรวจใช้เพื่อกำหนดความเร็วที่รถกำลังเคลื่อนที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่ทำงานร่วมกับเทคโนโลยี LIDAR (ระบบการวัดและการตรวจจับวัตถุโดย เลเซอร์).
อ้างอิง
- Juano, A. et al (sf). เอฟเฟกต์ Doppler และการเปลี่ยนเป็นสีแดงและสีน้ำเงิน สืบค้นจากhttps://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf
- นูเญซ, O (sf). เอฟเฟกต์ Doppler: การเปลี่ยนสีแดงและสีน้ำเงิน กู้คืนจากhttps://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue-
- เซอร์เวย์, RA, Beichner, RJ และ Jewett, JW (1999) ฟิสิกส์: สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร (ชุด Saunders Golden Sunburst) ( ฉบับ ที่ 5 ) ฟิลาเดลเฟีย, PA: Saunders College Pub
