Het Doppler-effect is zowel van toepassing op geluidsgolven als op geluidsgolven lichtgolven. Laten we dus eerst analyseren wat het dopplereffect van licht is.
Het Doppler-effect van licht wordt gedefinieerd als de verandering in de frequentie van licht waargenomen door de waarnemer als resultaat van de relatieve beweging van de waarnemer en de lichtbron. Als gevolg hiervan kunnen we zeggen dat het dopplereffect in licht op dezelfde manier optreedt als in geluid.
Dus nu we het dopplereffect in het licht kennen, gaan we in dit artikel kijken naar het relativistische dopplereffect, de formule, de praktijkvoorbeelden en nog veel meer.
Hoe werkt het dopplereffect met licht?
Licht reist altijd met dezelfde snelheid, ongeacht het gebruikte referentiekader; de enige verandering zit in zijn energie. Laten we dus eens kijken hoe het Doppler-effect werkt met licht.
De golflengte van licht bepaalt de energie van licht. Dus terwijl de bron en waarnemer ten opzichte van elkaar bewegen, verandert de golflengte van het licht dat de bron uitzendt wanneer het door de waarnemer wordt waargenomen. Dit fenomeen wordt het Doppler-effect genoemd.
Doppler-effect voor lichte voorbeelden:
Het fenomeen van het Doppler-effect in licht komt in het echte leven voor. Laten we het eens bekijken aan de hand van de onderstaande voorbeelden:
- Door de uitdijing van het universum is het licht dat we van verre objecten (zoals sterren) ontvangen, roodverschoven.
- De snelheid van de passerende auto wordt gemeten door een flitspaal met behulp van het Doppler-effect van licht.
Het relativistische dopplereffect voor licht:
Het Doppler-effect in het licht wordt gezien vanwege de relativistische beweging van de waarnemer en de bron. Laten we dus eens nader kijken naar het relativistische dopplereffect in het licht.
De waarnemer krijgt de golf met frequentie f of golflengte???? wanneer de bron en de waarnemer beide stationair zijn. Stel dat een lichtbron in het frame licht uitzendt met de golflengte ????s op tijd ts en beweegt weg van het stationaire frame met snelheid v. (aangenomen constant).
Think speciale relativiteit theorie zijn veranderingen in tijd- en lengte-intervallen afhankelijk van de relatieve beweging van de waarnemer. Door de Lorentz-transformatievergelijking toe te passen op een relatief bewegend referentiekader, verkrijgen we dus de volgende vergelijking voor de golflengte zoals gemeten door de waarnemer:
(Wanneer ???? = ᥆, dan ????o = ????s)
Maar, ???? / t = c (waarbij c de lichtsnelheid is)
De bovenstaande vergelijking kan dus worden geschreven als:
Door bovenstaande vergelijking te vereenvoudigen, krijgen we de golflengte waargenomen door de waarnemer:
Deze vergelijking gaat ervan uit dat de bron zich van de waarnemer verwijdert. Daarom is de snelheid v positief wanneer de bron van de waarnemer weg beweegt en negatief wanneer de bron naar de waarnemer toe beweegt.
Deze vergelijking kan als volgt worden uitgedrukt in termen van de bronfrequentie en waargenomen frequentie:
fo = c / ????o
Aldus
Vergelijkingen (1) en (2) zijn de vereiste vergelijkingen voor het Doppler-effect.
Roodverschuiving & Blauwverschuiving:
De frequentie van licht bepaalt de kleur. Een verandering in frequentie van de bron en waarnemer veroorzaakt door hun relatieve beweging is a roodverschuiving en blauwverschuiving. Laten we eens kijken wat het betekent.
- Terwijl de lichtbron van de waarnemer weg beweegt, ontvangt de waarnemer een golf met een lagere frequentie dan de bron. Het feit dat rode kleur de laagste frequentie in het zichtbare spectrum heeft, zorgt voor een verschuiving naar het rode uiteinde van het spectrum. Het staat bekend als de roodverschuiving in de astronomie.
- Naarmate de lichtbron dichter bij de waarnemer komt, ontvangt de waarnemer een golf met een hogere frequentie dan de bron. Het feit dat blauwe kleur de hoogste frequentie in het zichtbare spectrum heeft, veroorzaakt een verschuiving naar het blauwe uiteinde van het spectrum. Het staat bekend als de blauwverschuiving in de astronomie.
Conclusie:
Dit artikel laat ons zien dat licht als een golf ook het Doppler-effect ervaart, net als geluid. Dit fenomeen treedt op vanwege de relatieve snelheid van de lichtzender en de waarnemer. We komen op het idee dat het universum uitdijt dankzij het Doppler-effect van licht.
Lees ook:
- Effect van golflengte op breking
- Effecten van aantasting van de ozonlaag
- Voorbeelden van Doppler-effecten
- Effect van breking op frequentie
- Effect van breking op de golflengte
- Robot eindeffector
Ik ben Alpa Rajai, heb mijn master in de wetenschappen afgerond met specialisatie in natuurkunde. Ik ben erg enthousiast over het schrijven over mijn begrip van geavanceerde wetenschap. Ik verzeker dat mijn woorden en methoden de lezers zullen helpen hun twijfels te begrijpen en duidelijk te maken waarnaar ze op zoek zijn. Naast natuurkunde ben ik een getrainde Kathak-danser en schrijf ik mijn gevoel soms ook in de vorm van poëzie. Ik blijf mezelf updaten op het gebied van de natuurkunde en wat ik ook begrijp, ik vereenvoudig het en houd het direct ter zake, zodat het de lezers duidelijk overkomt.