3 факта об эффекте Доплера для света: что, как, примеры и часто задаваемые вопросы

Эффект Доплера распространяется как на звуковые волны, так и на световые волны. Итак, давайте сначала проанализируем, что такое эффект Доплера света.

Эффект Доплера света определяется как изменение частота света, наблюдаемого наблюдателем в результате относительного движения наблюдателя и источника света. В результате можно сказать, что эффект Доплера в свете возникает так же, как и в звук.

Итак, теперь, когда мы знаем об эффекте Доплера в свете, в этой статье мы рассмотрим релятивистский эффект Доплера, его формулу, примеры из жизни и многое другое.

Как работает эффект Доплера со светом?

Свет всегда распространяется с одной и той же скоростью независимо от используемой системы отсчета; единственное изменение в его энергии. Итак, давайте посмотрим, как эффект Доплера работает со светом.

Длина волны света определяет энергию света. Таким образом, пока источник и наблюдатель движутся относительно друг друга, длина волны света, излучаемого источником, изменяется при его восприятии наблюдателем. Это явление называется эффектом Доплера.

Эффект Доплера для световых примеров:

Явление эффекта Доплера в свете имеет место в реальной жизни. Давайте посмотрим на это на примерах, приведенных ниже:

  • Из-за расширения Вселенной свет, который мы получаем от далеких объектов (таких как звезды), смещается в красную сторону.
  • Скорость проезжающего мимо автомобиля измеряется камерой контроля скорости с использованием светового эффекта Доплера.

Релятивистский эффект Доплера для света:

Эффект Доплера в свете виден из-за релятивистского движения наблюдателя и источника. Итак, давайте более внимательно рассмотрим релятивистский эффект Доплера на свету.

Наблюдатель получает волну с частотой f или длина волны 𝜆, когда источник и наблюдатель неподвижны. Предположим, что источник света в кадре излучает свет с длиной волны 𝜆s во времени тs и удаляется от неподвижной системы со скоростью v (считается постоянной).

Когда источник удаляется от наблюдателя, длина волны, принимаемая наблюдателем, растягивается.

Согласно информации специальная теория относительности теории, изменения интервалов времени и длины зависят от относительного движения наблюдателя. Таким образом, применяя уравнение преобразования Лоренца к относительно движущейся системе отсчета, мы получаем следующее уравнение для длины волны, измеренной наблюдателем:

(Когда 𝑣 = ᥆, то 𝜆o = 𝜆s)

Но 𝜆 / t = c (где c - скорость света)

Таким образом, приведенное выше уравнение можно записать в виде:

Упрощая приведенное выше уравнение, мы получаем длину волны, наблюдаемую наблюдателем:

уравнение (1)

Это уравнение предполагает, что источник удаляется от наблюдателя. Следовательно, скорость v положительна, когда источник удаляется от наблюдателя, и отрицательна, когда источник движется к наблюдателю.

Это уравнение может быть выражено следующим образом через частоту источника и наблюдаемую частоту:

fo = с / 𝜆o

Таким образом,

Уравнение (2)

Уравнения (1) и (2) являются необходимыми уравнениями для эффекта Доплера.

Красное и синее смещение:

Частота света определяет его цвет. Изменение частоты источника и наблюдателя, вызванное их относительным движением, называется Красное смещение и синее смещение. Давайте посмотрим, что это значит.

  • Когда источник света удаляется от наблюдателя, наблюдатель получает волну более низкой частоты, чем источник. Тот факт, что красный цвет имеет самую низкую частоту в видимом спектре, приводит к смещению в красную часть спектра. В астрономии это известно как красное смещение.
  • Когда источник света приближается к наблюдателю, наблюдатель получает волну более высокой частоты, чем источник. Тот факт, что синий цвет имеет самую высокую частоту в видимом спектре, приводит к смещению в сторону синего конца спектра. В астрономии это известно как синее смещение.
Изображение Кредиты: Красное смещение_Синее смещение от, Алеш Тошовский (CC BY-SA 3.0)

Вывод:

Эта статья показывает нам, что волновой свет также испытывает эффект Доплера, как и звук. Это явление происходит из-за относительной скорости излучателя света и наблюдателя. Мы приходим к мысли, что Вселенная расширяется благодаря эффекту Доплера света.

Оставьте комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены * *

Наверх