Формула для релятивистского Доплер-эффекта выражается в виде следующего соотношения: f Н= c - υ c+ υ f И. В котором c представляет собой скорость света. При υ> 0, источник удаляется от наблюдателя и f Н< f. И. Если υ< 0, то источник приближается к наблюдателю, а f Н> f И. Доплеровский эффект нашел широкое применение в технической сфере и используется для измерения скоростей движущихся объектов.
Частота измеряется в Герцах (Гц), а скорость - в м/с. Знаки зависят от относительной ориентации скоростей наблюдателя и излучателя относительно волны.
Если наблюдатель движется к излучателю, его скорость будет положительной, а если наблюдатель удаляется от излучателя, его скорость будет отрицательной.
Если излучатель движется к наблюдателю, его скорость будет отрицательной, а если излучатель движется от наблюдателя, его скорость будет положительной.
Наблюдатель со скоростью 8000 м / с движется к излучателю волны. Он наблюдает объект, излучающий волну со скоростью 500 м / с. Волна имеет частоту в своей собственной системе отсчета 900 Гц, и объект приближается к наблюдателю со скоростью 100 м / с.
Какова воспринимаемая частота волны для наблюдателя, приближающегося к источнику?
Все, что нам нужно сделать, это применить уравнение эффекта Доплера.
Что такое релятивистский эффект Доплера?
При движении со скоростью, близкой к скоростисвета в вакууме, будут возникать два важных эффекта:
Длины, наблюдаемые движущимся наблюдателем, будут сокращаться.
Время для движущегося наблюдателя будет расширяться.
Любая измеренная частота является мерой времени, и любое движение со скоростью, близкой к скорости света, подразумевает изменение положения. В результате частота любой волны, наблюдаемой при движении с релятивистскими скоростями, будет отличаться от частоты, рассчитанной по классической формуле. В этом случае нам нужен термин, который добавляет эти эффекты к нашему уравнению. Мы можем сделать это, используя преобразования Лоренца.
Объекты, излучающие свет с определенной частотой f s, будут испытывать сдвиг частоты (такой же, как у звука). Если источник света удаляется от наблюдателя, наблюдаемый свет, по-видимому, имеет большую длину волны (меньшую частоту). Этот эффект называется красным смещением (название, также используемое для звуковых и других волн, но оно происходит от светового излучения).
Давайте сравним разницу между классическим и релятивистским подходом на следующем примере.
Наблюдатель движется со скоростью 80% от скорости света в вакууме в направлении звезды. Звезда представляет собой гигантскую синюю звезду в созвездии Ориона, известную как Ригель. Пик излучения звезды составляет 2,06 петагерц (PHz). Скорость света приблизительно равна 300 000 000 м / с.
Классическое уравнение
Вычислите частоту, наблюдаемую наблюдателем, приближающимся к звезде, с помощью классического уравнения.
Относительное уравнение
Вычислите то же самое, используя релятивистскую формулу:
Релятивистские эффекты изменяют воспринимаемую частоту примерно на 25%.
При выполнении своих вычислений не забывайте о своих конверсиях!
Результаты Хаббла
Американский ученый Эдвин Хаббл заметил, что свет далеких звезд в других галактиках, по-видимому, систематически смещается в красное. Это красное смещение имеет две важные характеристики:
Красное смещение проявляется во всех галактиках независимо от наблюдаемого направления. Это означает, что галактики удаляются от Земли.
Чем больше расстояние до галактик, тем интенсивнее красное смещение (т.е. Тем быстрее они удаляются).
Наблюдения, сделанные Эдвином Хабблом, помогают нам понять, что Вселенная расширяется, что проливает некоторый свет на историю Вселенной.
Эффект Доплера - основные выводы
Когда объекты движутся с релятивистскими скоростями (близкими к скорости света), сдвиг частоты все еще существует, но он приобретает другую математическую форму.
Различия между классическим эффектом Доплера и релятивистским эффектом Доплера вызваны сокращением длины и расширением времени, которые возникают при движении с релятивистскими скоростями.
Эдвин Хаббл наблюдал красное смещение в далеких галактиках. Это показало, что галактики движутся, а Вселенная расширяется.
Ответы на домашние задания:
- Расовое насилие
- Игривая любовь, понятие
- Позиционные слова по английскому языку
- Основные разделы генетики
- Сочинение: "Окружающая среда"
- Что такое циклон?
- Сильные стороны характера человека
- Что такое анархия, понятие
- Теория гигантского удара
- Колониализм и неоколониализм
- Понять инвестиции совсем не сложно
- Кровеносная система организма человека
- Химический элемент Хлор
- Что такое киберзапугивание
- Что такое монополия, понятие