O efeito Doppler se aplica tanto a ondas sonoras quanto a ondas de luz. Então vamos primeiro analisar o que é o efeito doppler da luz.
O efeito Doppler da luz é definido como a mudança na freqüência de luz visto pelo observador como resultado do movimento relativo do observador e da fonte de luz. Como resultado, podemos dizer que o efeito doppler na luz ocorre da mesma forma que na som.
Então, agora que sabemos sobre o efeito doppler na luz, veremos o efeito doppler relativístico, sua fórmula, seus exemplos da vida real e muito mais neste artigo.
Como o efeito doppler funciona com a luz?
A luz sempre viaja na mesma velocidade, independentemente do quadro de referência usado; a única mudança está em sua energia. Então, vamos ver como o efeito Doppler funciona com a luz.
O comprimento de onda da luz determina a energia da luz. Assim, enquanto a fonte e o observador estão se movendo um em relação ao outro, o comprimento de onda da luz que a fonte emite muda quando é percebido pelo observador. Esse fenômeno é conhecido como efeito Doppler.
Efeito Doppler para exemplos de luz:
O fenômeno do efeito Doppler na luz ocorre na vida real. Vejamos através dos exemplos abaixo:
- Por causa da expansão do universo, a luz que recebemos de objetos distantes (como estrelas) é desviada para o vermelho.
- A velocidade do carro que passa é medida por um radar de velocidade usando o efeito Doppler da luz.
O efeito Doppler relativístico para a luz:
O efeito Doppler na luz é visto devido ao movimento relativístico do observador e da fonte. Então, vamos olhar mais de perto o efeito doppler relativístico na luz.
O observador recebe a onda com frequência f ou comprimento de onda ???? quando a fonte e o observador estão estacionários. Suponha que uma fonte de luz no quadro emita luz de comprimento de onda ????s no tempo ts e se afasta do referencial estacionário com velocidade v. (assumida constante).
De acordo com o relatividade especial teoria, as mudanças nos intervalos de tempo e comprimento dependem do movimento relativo do observador. Assim, aplicando a equação da Transformação de Lorentz a um referencial relativamente móvel, obtemos a seguinte equação para o comprimento de onda medido pelo observador:
(Quando ???? = ᥆, então ????o = ????s)
Mas, ???? /t = c (Onde, c é a velocidade da luz)
Assim, a equação acima pode ser escrita como:
Simplificando a equação acima, obtemos o comprimento de onda observado pelo observador:
Esta equação assume que a fonte está se afastando do observador. Portanto, a velocidade v é positiva quando a fonte se afasta do observador e negativa quando a fonte se aproxima do observador.
Esta equação pode ser expressa da seguinte forma em termos da frequência da fonte e da frequência observada:
fo = c/ ????o
Assim,
As equações (1) e (2) são as equações necessárias para o efeito Doppler.
Redshift e Blueshift:
A frequência da luz define sua cor. Uma mudança na frequência da fonte e do observador causada por seu movimento relativo é uma redshift e blueshift. Vejamos o que isso significa.
- À medida que a fonte de luz se afasta do observador, o observador recebe uma onda de frequência mais baixa do que a fonte. O fato de a cor vermelha ter a frequência mais baixa no espectro visível produz uma mudança para a extremidade vermelha do espectro. É conhecido como redshift na astronomia.
- À medida que a fonte de luz se aproxima do observador, o observador recebe uma onda de frequência mais alta que a fonte. O fato de a cor azul ter a frequência mais alta no espectro visível produz uma mudança para a extremidade azul do espectro. É conhecido como o desvio para o azul na astronomia.
Conclusão:
Este artigo nos mostra que, sendo uma onda, a luz também sofre o efeito Doppler, assim como o som. Esse fenômeno ocorre devido à velocidade relativa do emissor de luz e do observador. Chegamos à ideia de que o universo está se expandindo graças ao efeito Doppler da luz.
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