डॉपलर इफेक्ट इन लाइट: रेड एंड ब्लू शिफ्ट

एक गतिमान स्रोत से हल्की तरंगें डॉपलर प्रभाव का अनुभव करती हैं या तो प्रकाश की आवृत्ति में एक लाल पारी या नीली पारी। यह अन्य प्रकार की तरंगों, जैसे ध्वनि तरंगों के समान (हालांकि समान नहीं) फैशन में है। मुख्य अंतर यह है कि प्रकाश तरंगों को यात्रा के लिए एक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए डॉपलर प्रभाव का शास्त्रीय अनुप्रयोग इस स्थिति पर ठीक से लागू नहीं होता है।

दो वस्तुओं पर विचार करें: प्रकाश स्रोत और "श्रोता" (या पर्यवेक्षक)। चूंकि रिक्त स्थान में यात्रा करने वाली प्रकाश तरंगों का कोई माध्यम नहीं है, इसलिए हम श्रोता के सापेक्ष स्रोत की गति के संदर्भ में प्रकाश के लिए डॉपलर प्रभाव का विश्लेषण करते हैं।

हम अपने समन्वय प्रणाली को स्थापित करते हैं ताकि सकारात्मक दिशा श्रोता से स्रोत की ओर हो। तो अगर श्रोता से स्रोत दूर हो रहा है, तो उसका वेग v सकारात्मक है, लेकिन अगर यह श्रोता की ओर बढ़ रहा है, तो v नकारात्मक है। इस मामले में श्रोता, है हमेशा आराम पर माना जाता है (इसलिए v वास्तव में कुल है सापेक्ष वेग उनके बीच)। प्रकाश की गति सी हमेशा सकारात्मक माना जाता है।

श्रोता एक आवृत्ति प्राप्त करता है च_एल जो स्रोत द्वारा प्रेषित आवृत्ति से अलग होगा च_एस. यह सापेक्षतावादी यांत्रिकी के साथ गणना की जाती है, आवश्यक लंबाई के संकुचन को लागू करके, और संबंध प्राप्त करता है:

च_एल = sqrt [( सी - v)/( सी + v)] * च_एस

एक प्रकाश स्रोत घूम रहा है दूर श्रोता से (v सकारात्मक है) एक प्रदान करेगा च_एल से कम है च_एस. में दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम, यह प्रकाश स्पेक्ट्रम के लाल छोर की ओर एक बदलाव का कारण बनता है, इसलिए इसे ए कहा जाता है लाल शिफ्ट. जब प्रकाश स्रोत घूम रहा है की ओर श्रोता (v नकारात्मक है), फिर च_एल से अधिक है च_एस. दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम में, यह प्रकाश स्पेक्ट्रम के उच्च आवृत्ति अंत की ओर एक बदलाव का कारण बनता है। किसी कारण के लिए, वायलेट को छड़ी का छोटा छोर मिला और ऐसी आवृत्ति पारी को वास्तव में ए कहा जाता है नीले रंग की पारी. जाहिर है, दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के बाहर विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के क्षेत्र में, ये बदलाव वास्तव में लाल और नीले रंग की ओर नहीं हो सकते हैं। यदि आप इंफ्रारेड में हैं, उदाहरण के लिए, आप विडंबनापूर्ण बदलाव कर रहे हैं दूर लाल से जब आप "रेडशिफ्ट" का अनुभव करते हैं।

पुलिस इस संपत्ति का उपयोग राडार बक्से में करती है जिसका उपयोग वे गति को ट्रैक करने के लिए करते हैं। रेडियो तरंगें बाहर संचारित होते हैं, एक वाहन से टकराते हैं, और वापस उछलते हैं। वाहन की गति (जो प्रतिबिंबित लहर के स्रोत के रूप में कार्य करती है) आवृत्ति में परिवर्तन को निर्धारित करती है, जिसे बॉक्स के साथ पता लगाया जा सकता है। (वायुमंडल में वायु वेगों को मापने के लिए इसी तरह के अनुप्रयोगों का उपयोग किया जा सकता है, जो "डॉपलर रडार"जिनमें से मौसम विज्ञानी बहुत शौकीन हैं।"

इस डॉपलर पारी का उपयोग उपग्रहों को ट्रैक करने के लिए भी किया जाता है। यह देखते हुए कि आवृत्ति कैसे बदलती है, आप अपने स्थान के सापेक्ष वेग निर्धारित कर सकते हैं, जो अंतरिक्ष में वस्तुओं की गति का विश्लेषण करने के लिए भू-आधारित ट्रैकिंग की अनुमति देता है।

खगोल विज्ञान में, ये बदलाव मददगार साबित होते हैं। दो तारों के साथ एक प्रणाली का अवलोकन करते समय, आप बता सकते हैं कि कौन सी दिशा आपकी ओर बढ़ रही है और कौन सी आवृत्तियों के विश्लेषण से दूर होती है।

इससे भी अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश के विश्लेषण के प्रमाण से पता चलता है कि प्रकाश एक लाल रंग का अनुभव करता है। ये आकाशगंगाएँ पृथ्वी से दूर जा रही हैं। वास्तव में, इस के परिणाम मात्र डॉपलर प्रभाव से परे हैं। यह वास्तव में है स्पेसटाइम का एक परिणाम है खुद का विस्तार, जैसा कि भविष्यवाणी की थी सामान्य सापेक्षता. अन्य सबूतों के साथ, इस सबूत के एक्सट्रैपलेशनमहा विस्फोट“ब्रह्मांड की उत्पत्ति का चित्र।