Hareketli bir kaynaktan gelen ışık dalgaları, ışığın frekansında kırmızı bir kaymaya veya mavi kaymaya neden olacak şekilde Doppler etkisini yaşar. Bu, ses dalgaları gibi diğer dalga türlerine benzer (aynı olmasa da) bir tarzdadır. En büyük fark, ışık dalgalarının seyahat için bir ortama ihtiyaç duymamasıdır. Doppler etkisinin klasik uygulaması tam olarak bu durum için geçerli değildir.
Işık için Göreceli Doppler Etkisi
İki nesneyi düşünün: ışık kaynağı ve "dinleyici" (veya gözlemci). Boş alanda seyahat eden ışık dalgalarının aracı olmadığı için, ışığın Doppler etkisini, dinleyiciye göre kaynağın hareketi açısından analiz ediyoruz.
Koordinat sistemimizi, pozitif yön dinleyiciden kaynağa doğru olacak şekilde kurduk. Eğer kaynak dinleyiciden uzaklaşıyorsa, hızı v olumludur, ancak dinleyiciye doğru ilerliyorsa, v negatiftir. Dinleyici, bu durumda, her zaman hareketsiz olduğu düşünülür (yani v gerçekten toplam Göreceli hız onların arasında). Işık hızı c her zaman pozitif kabul edilir.
Dinleyici bir frekans alır
fL kaynak tarafından iletilen frekanstan farklı olacaktır. fS. Bu, göreceli mekanikle, gerekli uzunluk daralmasını uygulayarak hesaplanır ve ilişkiyi elde eder:fL = sqrt [( c - v)/( c + v)] * fS
Kırmızı Kaydırma ve Mavi Kaydırma
Hareketli bir ışık kaynağı uzakta dinleyiciden (v pozitif) bir fL bu daha az fS. İçinde görünür ışık spektrumu, bu ışık spektrumunun kırmızı ucuna doğru bir kaymaya neden olur, bu nedenle kırmızıya kayma. Işık kaynağı hareket ederken karşı dinleyici (v negatif), o zaman fL daha büyüktür fS. Görünür ışık spektrumunda, bu ışık spektrumunun yüksek frekanslı ucuna doğru bir kaymaya neden olur. Nedense, menekşe çubuğun kısa ucunu aldı ve böyle bir frekans kaymasına aslında bir maviye kayma. Açıkçası, elektromanyetik spektrumun görünür ışık spektrumunun dışındaki alanında, bu değişimler aslında kırmızı ve maviye doğru olmayabilir. Örneğin kızılötesindeyseniz, ironik bir şekilde uzakta "redshift" ile karşılaştığınızda kırmızıdan
Uygulamalar
Polis bu özelliği hızı izlemek için kullandıkları radar kutularında kullanıyor. Radyo dalgaları iletilir, bir araçla çarpışır ve geri sıçrar. Aracın hızı (yansıyan dalganın kaynağı olarak işlev görür), kutu ile tespit edilebilen frekanstaki değişikliği belirler. (Atmosferdeki rüzgar hızlarını ölçmek için benzer uygulamalar kullanılabilir.Doppler radarı"hangi meteorologlar bu kadar düşkündür.)
Bu Doppler kayması uyduları izlemek için de kullanılır. Frekansın nasıl değiştiğini gözlemleyerek, yer tabanlı izlemenin uzaydaki nesnelerin hareketini analiz etmesini sağlayan konumunuza göre hızı belirleyebilirsiniz.
Astronomide, bu değişimler yararlıdır. İki yıldızlı bir sistemi gözlemlerken, frekansların nasıl değiştiğini analiz ederek hangisinin size doğru ve hangisinin uzaklaştığını söyleyebilirsiniz.
Daha da önemlisi, uzak gökadalardan gelen ışığın analizinden elde edilen kanıtlar ışığın kırmızıya kayma yaşadığını göstermektedir. Bu galaksiler Dünya'dan uzaklaşıyor. Aslında, bunun sonuçları sadece Doppler etkisinin biraz ötesindedir. Bu aslında uzay-zamanın sonucu tahmin ettiği gibi kendisi genişliyor Genel görelilik. Bu kanıtın ekstrapolasyonları, diğer bulgularla birlikte "büyük patlama"evrenin kökeni resmi.