L’effetto Doppler si verifica alla luce?

L’effetto Doppler è la variazione della frequenza di un’onda quando percepita da un osservatore che è in movimento rispetto alla sorgente che emette l’onda . Questo effetto si traduce in un aumento della frequenza (e una diminuzione della lunghezza d’onda) quando l’osservatore si avvicina alla sorgente (o la sorgente si avvicina all’osservatore) e una diminuzione della frequenza quando si allontanano l’uno dall’altro.

Possiamo vedere questo effetto ogni giorno quando osserviamo il cambiamento di tono nel suono di un’auto che si avvicina a noi e poi si allontana da noi, come in una gara di Formula 1. Il suono è notevolmente più alto quando l’auto si avvicina a noi rispetto a quando passa davanti e poi si allontana.

Il cambiamento di tono che percepiamo può essere l’esempio più palpabile dell’effetto Doppler nella nostra vita quotidiana. Tuttavia, questo effetto non si applica solo alle onde sonore, ma a qualsiasi tipo di onda, comprese le onde luminose. Per questo motivo l’effetto Doppler è di grande importanza in astronomia e in molte altre discipline scientifiche.

Formula dell’effetto Doppler

L’effetto Doppler può essere scritto sotto forma di una coppia di equazioni che mettono in relazione la frequenza osservata o la lunghezza d’onda con quella della sorgente. La sua applicazione dipende dal fatto che la sorgente delle onde e l’osservatore si stiano avvicinando o allontanando l’uno dall’altro.

Quando la fonte si avvicina all’osservatore

In questo caso, l’equazione o la formula da utilizzare è:

In queste equazioni, f _obs rappresenta la frequenza percepita dall’osservatore; f _sorgente è la frequenza emessa dalla sorgente; λ è la lunghezza d’onda; v è la velocità con cui l’onda si propaga nel mezzo, e v _source è la velocità relativa con cui la sorgente si avvicina all’osservatore.

Come si vede, le equazioni prevedono che la frequenza percepita dall’osservatore aumenterà all’aumentare della velocità con cui la sorgente si avvicina, mentre avviene il contrario con la lunghezza d’onda.

Quando la sorgente si allontana dall’osservatore

Queste equazioni sono equivalenti alle precedenti, con la differenza del segno della velocità della sorgente:

Tutte le variabili sono le stesse del caso precedente. Queste equazioni prevedono che la frequenza percepita dall’osservatore diminuirà e la lunghezza d’onda aumenterà all’aumentare della velocità con cui la sorgente si allontana.

spostamento verso il rosso o spostamento verso il rosso

La luce si comporta come un’onda elettromagnetica che si propaga nel vuoto a una velocità costante di circa 300.000 km/s. Ciò che determina il colore della luce è la sua lunghezza d’onda o la sua frequenza. La luce visibile con frequenza più alta o lunghezza d’onda più corta è un colore tra il blu e il viola, mentre la luce con lunghezza d’onda più lunga e quindi frequenza più bassa è rossa.

Quando l’effetto Doppler si verifica quando ci allontaniamo da una fonte luminosa (o quando una fonte luminosa si allontana da noi), percepiamo quella luce con una frequenza inferiore a quella che la fonte sta emettendo. Questa variazione di frequenza fa sì che il colore della luce che percepiamo sia più vicino al rosso di quanto non fosse prima nello spettro della luce visibile. Per questo motivo, questo fenomeno è chiamato spostamento o spostamento verso il rosso.

Come si vede, il redshift è di grande rilevanza in astronomia, poiché la sua quantificazione ci permette di determinare indirettamente la velocità con cui gli altri corpi celesti si stanno allontanando da noi. Ciò si ottiene determinando lo spostamento di frequenza nelle linee di assorbimento atomico della luce da stelle e nebulose lontane.

Va notato che il fatto che si chiami spostamento verso il rosso non significa che la luce stessa sia rossa, ma piuttosto che la sua frequenza è spostata nella direzione o senso in cui si trova la frequenza del colore rosso nello spettro elettromagnetico.

Spostamento o spostamento blu

Il blueshift è l’effetto opposto del redshift: si riferisce all’aumento di frequenza di un’onda luminosa o di un’onda elettromagnetica emessa da una sorgente che si sta avvicinando a noi.

L’effetto di spostamento o spostamento verso il blu viene utilizzato, ad esempio, nei tachimetri a pistola che la polizia utilizza per determinare la velocità con cui si muove un’auto, in particolare quelli che funzionano con la tecnologia LIDAR (sistema di misurazione e rilevamento di oggetti mediante laser).

Riferimenti

• Juano, A. et al (sf). L’effetto Doppler e il passaggio al rosso e al blu . Estratto da https://www.ucm.es/data/cont/docs/136-2015-01-27-El%20efecto%20Doppler.pdf
• Nuñez, O (sf). Effetto Doppler: spostamento rosso e blu . Estratto da https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4424/doppler-effect-shift-toward-red-and-blue-
• Serway, RA, Beichner, RJ e Jewett, JW (1999). Fisica: per scienziati e ingegneri (Saunders Golden Sunburst Series) (5a ^ed .). Filadelfia, Pennsylvania: Saunders College Pub.