Die Doppler-effek is van toepassing op beide klankgolwe sowel as liggolwe. Laat ons dus eers ontleed wat die doppler-effek van lig is.
Die Doppler-effek van lig word gedefinieer as die verandering in die frekwensie van lig wat deur die waarnemer beskou word as gevolg van die relatiewe beweging van die waarnemer en die ligbron. As gevolg hiervan kan ons sê dat die doppler-effek in lig op dieselfde manier plaasvind as in klink.
Dus, noudat ons weet van die doppler-effek in lig, sal ons kyk na die relativistiese doppler-effek, sy formule, sy werklike voorbeelde en nog baie meer in hierdie artikel.
Hoe werk die doppler-effek met lig?
Lig beweeg altyd teen dieselfde spoed ongeag die verwysingsraamwerk wat gebruik word; die enigste verandering is in sy energie. Dus, kom ons kyk hoe die Doppler-effek met lig werk.
Die golflengte van lig bepaal die energie van lig. Dus, terwyl die bron en waarnemer relatief tot mekaar beweeg, verander die golflengte van die lig wat die bron uitstraal wanneer dit deur die waarnemer waargeneem word. Daar word na hierdie verskynsel verwys as die Doppler-effek.
Doppler-effek vir lig voorbeelde:
Die verskynsel van die Doppler-effek in lig kom in die werklike lewe voor. Kom ons sien dit deur die voorbeelde wat hieronder gegee word:
- As gevolg van die heelal se uitbreiding, word die lig wat ons van verafgeleë voorwerpe (soos sterre) kry, rooiverskuif.
- Die spoed van die motor wat verbyry, word deur 'n spoedkamera gemeet wat die Doppler-effek van lig gebruik.
Die relativistiese doppler-effek vir lig:
Die Doppler-effek in die lig word gesien as gevolg van die relativistiese beweging van die waarnemer en die bron. Kom ons kyk dus van naderby na die relativistiese doppler-effek in die lig.
Die waarnemer kry die golf met frekwensie f of golflengte 𝜆 wanneer die bron en waarnemer albei stilstaan. Veronderstel 'n ligbron in die raam straal lig van golflengte uit 𝜆s betyds ts en beweeg weg van die stilstaande raam teen spoed v. (aangeneem konstant).
Volgens spesiale relatiwiteit teorie, veranderinge in tyd en lengte intervalle maak staat op die waarnemer se relatiewe beweging. Deur dus die Lorentz-transformasievergelyking op 'n relatief bewegende verwysingsraamwerk toe te pas, verkry ons die volgende vergelyking vir die golflengte soos gemeet deur die waarnemer:
(Wanneer 𝑣 = ᥆, dan 𝜆o = 𝜆s)
Maar, 𝜆 / t = c (Waar, c is die spoed van lig)
Dus kan die bogenoemde vergelyking geskryf word as:
Deur bogenoemde vergelyking te vereenvoudig kry ons die golflengte wat deur die waarnemer waargeneem word:
Hierdie vergelyking veronderstel dat die bron wegbeweeg van die waarnemer. Gevolglik is die snelheid v positief wanneer die bron wegbeweeg van die waarnemer en negatief wanneer die bron na die waarnemer beweeg.
Hierdie vergelyking kan soos volg uitgedruk word in terme van die bronfrekwensie en waargenome frekwensie:
fo = c / 𝜆o
Dus,
Vergelykings (1) en (2) is die vereiste vergelykings vir die Doppler-effek.
Rooiverskuiwing en blouverskuiwing:
Lig se frekwensie definieer sy kleur. 'n Verandering in frekwensie van die bron en waarnemer wat veroorsaak word deur hul relatiewe beweging is a rooi verschuiving en blouverskuiwing. Kom ons kyk na wat dit beteken.
- Soos die ligbron wegbeweeg van die waarnemer, ontvang die waarnemer 'n laer frekwensiegolf as die bron. Die feit dat rooi kleur die laagste frekwensie in die sigbare spektrum het, veroorsaak 'n verskuiwing na die rooi punt van die spektrum. Dit staan bekend as die rooiverskuiwing in sterrekunde.
- Soos die bron van lig nader aan die waarnemer beweeg, ontvang die waarnemer 'n hoër frekwensiegolf as die bron. Die feit dat blou kleur die hoogste frekwensie in die sigbare spektrum het, veroorsaak 'n verskuiwing na die blou kant van die spektrum. Dit staan bekend as die blouverskuiwing in sterrekunde.
Gevolgtrekking:
Hierdie artikel wys ons dat om 'n golflig te wees, ook die Doppler-effek ervaar, net soos klank. Hierdie verskynsel kom voor as gevolg van die relatiewe spoed van die ligstraler en die waarnemer. Ons kom by die idee dat die heelal uitbrei danksy die Doppler-effek van lig.
