Tabla de Contenidos
Doppler-ilmiö on muutos aallon taajuudessa, kun havaitsija havaitsee sen liikkeessä suhteessa aallon lähteeseen . Tämä vaikutus muuttuu taajuuden lisääntymisenä (ja aallonpituuden pienenemisenä), kun havainnoitsija lähestyy lähdettä (tai lähde lähestyy tarkkailijaa) ja taajuuden pieneneminen, kun ne siirtyvät poispäin toisistaan.
Voimme nähdä tämän vaikutuksen joka päivä, kun havaitsemme äänenkorkeuden muutosta meitä lähestyvän ja sitten meistä poistuvan auton äänessä, kuten Formula 1 -kilpailussa. Ääni on huomattavasti korkeampi, kun auto lähestyy meitä, kuin silloin, kun auto lähestyy meitä. se kulkee edestä ja sitten siirtyy pois.
Havaitsemamme sävyn muutos voi olla ilmeisin esimerkki Doppler-ilmiöstä jokapäiväisessä elämässämme. Tämä vaikutus ei kuitenkaan koske vain ääniaaltoja, vaan kaikentyyppisiä aaltoja, mukaan lukien valoaallot. Tästä syystä Doppler-ilmiöllä on suuri merkitys tähtitieteessä ja monilla muilla tieteenaloilla.
Doppler-efektin kaava
Doppler-ilmiö voidaan kirjoittaa yhtälöparin muodossa, joka yhdistää havaitun taajuuden tai aallonpituuden lähteen taajuuteen. Sen käyttö riippuu siitä, liikkuvatko aaltojen lähde ja havainnoija toisiaan kohti vai poispäin.
Kun lähde lähestyy tarkkailijaa
Tässä tapauksessa käytettävä yhtälö tai kaava on:
Näissä yhtälöissä f obs edustaa tarkkailijan havaitsemaa taajuutta; f lähde on lähteen lähettämä taajuus; λ on aallonpituus; v on nopeus, jolla aalto etenee väliaineessa, ja v lähde on suhteellinen nopeus, jolla lähde lähestyy havaitsijaa.
Kuten voidaan nähdä, yhtälöt ennustavat, että tarkkailijan havaitsema taajuus kasvaa lähteen lähestymisnopeuden kasvaessa, kun taas päinvastoin tapahtuu aallonpituuden kanssa.
Kun lähde siirtyy pois havaitsijasta
Nämä yhtälöt ovat vastaavia kuin aiemmat, lähteen nopeuden etumerkin erolla:
Kaikki muuttujat ovat samat kuin edellisessä tapauksessa. Nämä yhtälöt ennustavat, että tarkkailijan havaitsema taajuus pienenee ja aallonpituus kasvaa lähteen väistymisnopeuden kasvaessa.
punasiirtymä tai punasiirtymä
Valo käyttäytyy kuin sähkömagneettinen aalto, joka etenee tyhjiössä vakionopeudella noin 300 000 km/s. Valon värin määrää sen aallonpituus tai taajuus. Näkyvä valo, jolla on korkeampi taajuus tai lyhyempi aallonpituus, on sinisen ja violetin välissä olevaa väriä, kun taas valo, jolla on pidempi aallonpituus ja siten pienempi taajuus, on punaista.
Kun Doppler-ilmiö ilmenee, kun siirrymme pois valonlähteestä (tai kun valonlähde siirtyy pois meistä), havaitsemme tämän valon pienemmällä taajuudella kuin lähteen lähettämää valoa. Tämä taajuuden vaihtelu aiheuttaa valon värin, jonka havaitsemme olevan lähempänä punaista kuin se oli aiemmin näkyvän valon spektrissä. Tästä syystä tätä ilmiötä kutsutaan siirtymäksi tai punasiirtymäksi.
Kuten voidaan nähdä, punasiirtymällä on suuri merkitys tähtitieteessä, koska sen kvantifioinnin avulla voimme epäsuorasti määrittää nopeuden, jolla muut taivaankappaleet liikkuvat pois meistä. Tämä saavutetaan määrittämällä kaukaisten tähtien ja sumujen valon atomiabsorptiolinjojen taajuusmuutos.
On huomattava, että se, että sitä kutsutaan punasiirtymäksi, ei tarkoita, että valo itsessään on punainen, vaan sen taajuus on siirtynyt siihen suuntaan tai mielessä, jossa punaisen värin taajuus löytyy sähkömagneettisesta spektristä.
Sininen vaihto tai vaihto
Sinisiirtymä on punasiirtymän päinvastainen vaikutus: se viittaa valoaallon tai sähkömagneettisen aallon taajuuden kasvuun, jota lähempänä meitä lähestyvä lähde lähettää.
Siirtymisen tai siniseen siirtymisen vaikutusta käytetään esimerkiksi pistoolin nopeusmittareissa, joita poliisi käyttää auton liikkumisnopeuden määrittämiseen, erityisesti sellaisissa, jotka toimivat LIDAR-tekniikalla (mittaus- ja esineiden havaitsemisjärjestelmä laser).
Viitteet
- Juano, A. et ai (sf). Doppler-ilmiö ja siirtyminen punaiseen ja siniseen . Haettu osoitteesta https://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf
- Nuñez, O (sf). Doppler-efekti: punainen ja sininen siirtymä . Palautettu osoitteesta https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue-
- Serway, RA, Beichner, RJ ja Jewett, JW (1999). Fysiikka: Tutkijoille ja insinööreille (Saunders Golden Sunburst -sarja) (5. painos ). Philadelphia, PA: Saunders College Pub.
