光中的多普勒效應(yīng):紅移和藍(lán)移

來自移動源的光波經(jīng)歷多普勒效應(yīng),導(dǎo)致光和#39;s頻率發(fā)生紅移或藍(lán)移。這與其他類型的波浪(如聲波)類似(盡管不完全相同)。主要區(qū)別在于光波不需要傳播介質(zhì),因此多普勒效應(yīng)的經(jīng)典應(yīng)用并不適用于這種情況。

光的相對論多普勒效應(yīng)

考慮兩個對象:光源和"聽眾"(或觀察者)。由于在空空間中傳播的光波沒有介質(zhì),我們根據(jù)光源相對于聽眾的運動來分析光的多普勒效應(yīng)。

我們建立了坐標(biāo)系,以便從聽者到源的積極方向。因此,如果源正在遠(yuǎn)離聽者,則其速度v為正,但是如果它正在向聽者移動,則v為負(fù)。在這種情況下,聽眾總是總是處于靜止?fàn)顟B(tài)(因此v實際上是它們之間的總相對速度)。光速c總是被認(rèn)為是正的。

聽眾接收到的頻率f與源f傳輸?shù)念l率不同。這是用相對論力學(xué)計算的,通過應(yīng)用必要的長度收縮,并獲得關(guān)系:

f=sqrt[(c-v)/(c+v)]*f

紅移和放大;藍(lán)移

從聽眾移開的光源(v為正值)將提供小于ff。在可見光譜中,這導(dǎo)致向光譜的紅端移動,因此稱為紅移。當(dāng)光源向移動張文宏科普哪些疫苗孩子應(yīng)該打,聽眾(v為負(fù)),則f大于f。在可見光譜中,這導(dǎo)致向光譜的高頻端移動。出于某種原因,紫羅蘭得到了棍子的短端,這種頻移實際上被稱為藍(lán)移。顯然,在可見光譜之外的電磁波譜區(qū)域,這些變化實際上可能不是朝向紅色和藍(lán)色的。例如,如果您在紅外線中'例如,當(dāng)您體驗到"紅移時,諷刺地將從紅色移動。"

應(yīng)用程序

警察在他們用來跟蹤速度的雷達(dá)盒中使用此屬性。無線電波被傳送出去,與車輛碰撞并反彈。車輛的速度(作為反射波源)決定頻率的變化,可以用盒子檢測。(類似的應(yīng)用可以用來測量大氣中的風(fēng)速,即"多普勒雷達(dá)"氣象學(xué)家非常喜歡。)

這種多普勒頻移也用于跟蹤衛(wèi)星。通過觀察頻率如何變化,您可以確定相對于位置的速度,這允許基于地面的跟蹤分析物體在空間中的移動。

在天文學(xué)中,這些變化證明是有幫助的。當(dāng)觀察一個雙星系統(tǒng)時,你可以通過分析頻率如何變化來判斷哪個向你移動,哪個離開。

更重要的是,來自遠(yuǎn)距離星光分析的證據(jù)表明,光經(jīng)歷了紅移。這些星團正在遠(yuǎn)離地球。實際上,其結(jié)果超出了單純的多普勒效應(yīng)。這實際上是時空本身擴大的結(jié)果,正如廣義相對論所預(yù)測的那樣。這個證據(jù)的推斷以及其他發(fā)現(xiàn)支持了"大爆炸"宇宙起源的圖片。

科普_1