Svjetlosni valovi iz izvora koji se kreću doživljavaju Doplerov efekt da rezultira ili crvenim pomakom ili plavim pomakom u frekvenciji svjetlosti. Ovo je na način sličan (iako nije identičan) drugim vrstama valova, kao što su zvučni valovi. Glavna razlika je u tome što svjetlosni valovi ne zahtijevaju medij za putovanja, pa klasična primjena Dopplerovog efekta ne odnosi se upravo na ovu situaciju.
Relativistički doplerski efekt za svjetlost
Razmotrite dva objekta: izvor svjetlosti i „slušatelja“ (ili promatrača). Budući da svjetlosni valovi koji putuju praznim prostorom nemaju medija, analiziramo Dopplerov efekt za svjetlost u smislu gibanja izvora u odnosu na slušatelja.
Naš koordinatni sustav postavili smo tako da pozitivan smjer bude od slušatelja prema izvoru. Dakle, ako se izvor udaljava od slušatelja, njegova brzina v je pozitivno, ali ako se kreće prema slušaocu, tada je v je negativan. Slušatelj je, u ovom slučaju, stalno smatra se u mirovanju (dakle v je stvarno total relativna brzina između njih). Brzina svjetlosti c uvijek se smatra pozitivnim.
Slušatelj prima frekvenciju fL koja bi se razlikovala od frekvencije koju prenosi izvor fS. To se izračunava s relativističkom mehanikom, primjenom potrebne kontrakcije duljine i dobiva odnos:
fL = sqrt [( c - v)/( c + v)] * fS
Red Shift & Blue Shift
Izvor svjetlosti koji se kreće daleko od slušatelja (v pozitivno) pružio bi an fL to je manje od fS. U spektar vidljive svjetlosti, to uzrokuje pomak prema crvenom kraju svjetlosnog spektra, pa se naziva a crveni pomak. Kad se izvor svjetlosti kreće prema slušatelj (v negativno), tada fL je veća od fS. U spektru vidljive svjetlosti to uzrokuje pomak prema visokofrekventnom kraju svjetlosnog spektra. Iz nekog razloga, ljubičica je dobila kratak kraj štapa i takav se frekvencijski pomak zapravo naziva a plava smjena. Očito, u području elektromagnetskog spektra izvan spektra vidljive svjetlosti, ti pomaci zapravo ne mogu biti usmjereni prema crvenoj i plavoj boji. Ako ste, primjerice, infracrveni, ironično se mijenjate daleko od crvene kad osjetite "crveni pomak".
Prijave
Policija koristi ovu nekretninu u radarskim kutijama koje koriste za praćenje brzine. Radio valovi prenose se van, sudaraju s vozilom i odbijaju se natrag. Brzina vozila (koja djeluje kao izvor reflektiranog vala) određuje promjenu frekvencije, koja se može otkriti pomoću okvira. (Slične aplikacije mogu se koristiti za mjerenje brzina vjetra u atmosferi, što je "Dopplerov radar"kojih meteorolozi tako vole.)
Ovaj se doplerovski pomak koristi i za praćenje satelita. Promatrajući kako se mijenja frekvencija, možete odrediti brzinu u odnosu na svoju lokaciju, što omogućuje praćenje na terenu da analizira kretanje objekata u prostoru.
U astronomiji se ovi pomaci smatraju korisnim. Kada promatrate sustav s dvije zvijezde, možete odrediti koji se kreće prema vama, a koji dalje analizirajući kako se frekvencije mijenjaju.
Što je još značajnije, dokazi iz analize svjetlosti iz udaljenih galaksija pokazuju da svjetlost doživljava crveni pomak. Te se galaksije udaljavaju od Zemlje. Zapravo su rezultati toga malo izvan pukog Doplerovog efekta. To je zapravo rezultat prostornog vremena kako se predviđa opća relativnost. Ekstrapolacije ovog dokaza, zajedno s drugim nalazima, potkrepljuju "veliki prasak"slika podrijetla svemira.