El efecto Doppler se aplica tanto a las ondas sonoras como a las ondas de luz. Entonces, primero analicemos qué es el efecto doppler de la luz.
El efecto Doppler de la luz se define como el cambio en la frecuencia de luz vista por el observador como resultado del movimiento relativo del observador y la fuente de luz. Como resultado, podemos decir que el efecto doppler en la luz ocurre de la misma manera que en sonar.
Entonces, ahora que sabemos sobre el efecto doppler en la luz, analizaremos el efecto doppler relativista, su fórmula, sus ejemplos de la vida real y mucho más en este artículo.
¿Cómo funciona el efecto doppler con la luz?
La luz siempre viaja a la misma velocidad sin importar el marco de referencia utilizado; el único cambio está en su energía. Entonces, veamos cómo funciona el efecto Doppler con la luz.
La longitud de onda de la luz determina la energía de la luz. Así, mientras la fuente y el observador se mueven uno respecto al otro, la longitud de onda de la luz que emite la fuente cambia cuando el observador la percibe. Este fenómeno se denomina efecto Doppler.
Efecto Doppler para ejemplos de luz:
El fenómeno del efecto Doppler en la luz ocurre en la vida real. Veámoslo a través de los ejemplos que se dan a continuación:
- Debido a la expansión del universo, la luz que recibimos de los objetos distantes (como las estrellas) se desplaza hacia el rojo.
- La velocidad del automóvil que pasa se mide con una cámara de velocidad usando el efecto Doppler de la luz.
El efecto doppler relativista para la luz:
El efecto Doppler en la luz se ve debido al movimiento relativista del observador y la fuente. Así que echemos un vistazo más de cerca al efecto doppler relativista en la luz.
El observador recibe la onda con frecuencia. f o longitud de onda???? cuando tanto la fuente como el observador están estacionarios. Supongamos que una fuente de luz en el marco emite luz de longitud de onda ????s en el tiempo ts y se aleja del marco estacionario a una velocidad v. (supuestamente constante).
Según la relatividad especial En teoría, los cambios en el tiempo y los intervalos de longitud se basan en el movimiento relativo del observador. Por lo tanto, al aplicar la ecuación de la Transformación de Lorentz a un marco de referencia en movimiento relativo, obtenemos la siguiente ecuación para la longitud de onda medida por el observador:
(Cuando ???? = ᥆, entonces ????o = ????s)
Pero, ???? / t = c (Donde, c es la velocidad de la luz)
Por lo tanto, la ecuación anterior se puede escribir como:
Al simplificar la ecuación anterior obtenemos la longitud de onda observada por el observador:
Esta ecuación supone que la fuente se aleja del observador. Por tanto, la velocidad v es positiva cuando la fuente se aleja del observador y negativa cuando la fuente se acerca al observador.
Esta ecuación se puede expresar de la siguiente manera en términos de la frecuencia de la fuente y la frecuencia observada:
fo =c/????o
Por tanto,
Las ecuaciones (1) y (2) son las ecuaciones requeridas para el efecto Doppler.
Desplazamiento al rojo y desplazamiento al azul:
La frecuencia de la luz define su color. Un cambio en la frecuencia de la fuente y el observador causado por su movimiento relativo es un desplazamiento hacia el rojo y corrimiento al azul. Veamos lo que significa.
- A medida que la fuente de luz se aleja del observador, el observador recibe una onda de menor frecuencia que la fuente. El hecho de que el color rojo tenga la frecuencia más baja del espectro visible produce un desplazamiento hacia el extremo rojo del espectro. Se conoce como el corrimiento al rojo en astronomía.
- A medida que la fuente de luz se acerca al observador, el observador recibe una onda de mayor frecuencia que la fuente. El hecho de que el color azul tenga la frecuencia más alta en el espectro visible produce un desplazamiento hacia el extremo azul del espectro. Es conocido como el desplazamiento hacia el azul en astronomía.
Conclusión:
Este artículo nos muestra que al ser una onda la luz también experimenta el efecto Doppler, al igual que el sonido. Este fenómeno ocurre debido a la velocidad relativa del emisor de luz y el observador. Nos hacemos a la idea de que el universo se expande gracias al efecto Doppler de la luz.
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