光中的多普勒效應(yīng):紅移和藍(lán)移

來(lái)自移動(dòng)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(duì)論多普勒效應(yīng)

考慮兩個(gè)對(duì)象:光源和"聽(tīng)眾"(或觀察者)。由于在空空間中傳播的光波沒(méi)有介質(zhì),我們根據(jù)光源相對(duì)于聽(tīng)眾的運(yùn)動(dòng)來(lái)分析光的多普勒效應(yīng)。

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

聽(tīng)眾接收到的頻率f與源f傳輸?shù)念l率不同。這是用相對(duì)論力學(xué)計(jì)算的,通過(guò)應(yīng)用必要的長(zhǎng)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(tīng)眾移開(kāi)的光源(v為正值)將提供小于ff。在可見(jiàn)光譜中,這導(dǎo)致向光譜的紅端移動(dòng),因此稱為紅移。當(dāng)光源向移動(dòng)時(shí)張文宏科普哪些疫苗孩子應(yīng)該打,聽(tīng)眾(v為負(fù)),則f大于f。在可見(jiàn)光譜中,這導(dǎo)致向光譜的高頻端移動(dòng)。出于某種原因,紫羅蘭得到了棍子的短端,這種頻移實(shí)際上被稱為藍(lán)移。顯然,在可見(jiàn)光譜之外的電磁波譜區(qū)域,這些變化實(shí)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(yàn)到"紅移時(shí),諷刺地將從紅色移動(dòng)。"

應(yīng)用程序

警察在他們用來(lái)跟蹤速度的雷達(dá)盒中使用此屬性。無(wú)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(cè)。(類似的應(yīng)用可以用來(lái)測(cè)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(guò)觀察頻率如何變化,您可以確定相對(duì)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(dòng)。

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

更重要的是,來(lái)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(tuán)正在遠(yuǎn)離地球。實(shí)際上,其結(jié)果超出了單純的多普勒效應(yīng)。這實(shí)際上是時(shí)空本身擴(kuò)大的結(jié)果,正如廣義相對(duì)論所預(yù)測(cè)的那樣。這個(gè)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