Redshift vs Doppler Effect
Το φαινόμενο Doppler και η μετατόπιση προς το κόκκινο είναι δύο φαινόμενα που παρατηρούνται στον τομέα της κυματομηχανικής. Και τα δύο αυτά φαινόμενα συμβαίνουν λόγω της σχετικής κίνησης μεταξύ της πηγής και του παρατηρητή. Οι εφαρμογές αυτών των φαινομένων είναι τεράστιες. Τομείς όπως η αστρονομία, η αστροφυσική, η φυσική και η μηχανική, ακόμη και ο έλεγχος της κυκλοφορίας χρησιμοποιούν αυτά τα φαινόμενα. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σωστή κατανόηση της μετατόπισης προς το κόκκινο και του φαινομένου Doppler προκειμένου να διαπρέψετε σε πεδία, τα οποία έχουν βαριές εφαρμογές που βασίζονται σε αυτά τα φαινόμενα. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε το φαινόμενο Doppler και το Redshift, τις εφαρμογές τους, τις ομοιότητες μεταξύ της μετατόπισης κόκκινου και του φαινομένου Doppler και, τέλος, τη διαφορά μεταξύ του φαινομένου Doppler και της μετατόπισης στο κόκκινο.
Φαινόμενο Doppler
Το φαινόμενο Doppler είναι ένα φαινόμενο που σχετίζεται με τα κύματα. Υπάρχουν μερικοί όροι που πρέπει να οριστούν προκειμένου να εξηγηθεί το φαινόμενο Doppler. Πηγή είναι το μέρος όπου προέρχεται το κύμα ή το σήμα. Παρατηρητής είναι το μέρος όπου λαμβάνεται το σήμα ή το κύμα. Το πλαίσιο αναφοράς είναι το μη κινούμενο πλαίσιο ως προς το μέσο όπου παρατηρείται το όλο φαινόμενο. Η ταχύτητα κύματος είναι η ταχύτητα του κύματος στο μέσο σε σχέση με την πηγή.
Υπόθεση 1
Η πηγή εξακολουθεί να είναι σε σχέση με το πλαίσιο αναφοράς και ο παρατηρητής κινείται με σχετική ταχύτητα V ως προς την πηγή στην κατεύθυνση της πηγής. Η ταχύτητα κύματος του μέσου είναι C. Στην περίπτωση αυτή, η σχετική ταχύτητα του κύματος είναι C+V. Το μήκος κύματος του κύματος είναι V/f0 Εφαρμόζοντας V=fλ στο σύστημα, παίρνουμε f=(C+V) f0/ C Εάν ο παρατηρητής απομακρύνεται από την πηγή, η σχετική ταχύτητα κύματος γίνεται C-V.
Υπόθεση 2
Ο παρατηρητής βρίσκεται ακόμα σε σχέση με το μέσο και η πηγή κινείται με σχετική ταχύτητα U προς την κατεύθυνση του παρατηρητή. Η πηγή εκπέμπει κύματα συχνότητας f0 σε σχέση με την πηγή. Η ταχύτητα κύματος του μέσου είναι C. Η σχετική ταχύτητα κύματος παραμένει στο C και το μήκος κύματος του κύματος γίνεται f0 / C-U. Εφαρμόζοντας V=f λ στο σύστημα, παίρνουμε f=C f0/ (C-U).
Υπόθεση 3
Τόσο η πηγή όσο και ο παρατηρητής κινούνται ο ένας προς τον άλλο με ταχύτητες U και V ως προς το μέσο. Χρησιμοποιώντας τους υπολογισμούς στην Περίπτωση 1 και στην Περίπτωση 2, λαμβάνουμε την παρατηρούμενη συχνότητα ως f=(C+V) f0/ (C-U).
Redshift
Κόκκινη μετατόπιση είναι ένα φαινόμενο που σχετίζεται με κύμα που παρατηρείται στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Στην περίπτωση που είναι γνωστές οι συχνότητες ορισμένων φασματικών γραμμών, τα παρατηρούμενα φάσματα μπορούν να συγκριθούν με τα τυπικά φάσματα. Στις περιπτώσεις αστρικών αντικειμένων, αυτή είναι μια πολύ χρήσιμη μέθοδος για τον υπολογισμό της σχετικής ταχύτητας του αντικειμένου. Η μετατόπιση στο κόκκινο είναι τα φαινόμενα της ελαφράς μετατόπισης των φασματικών γραμμών στην κόκκινη πλευρά του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Αυτό προκαλείται από πηγές που απομακρύνονται από τον παρατηρητή. Το αντίστοιχο της κόκκινης μετατόπισης είναι η μπλε μετατόπιση που προκαλείται από την πηγή που έρχεται προς τον παρατηρητή. Στην κόκκινη μετατόπιση, η διαφορά μήκους κύματος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της σχετικής ταχύτητας.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του φαινομένου Doppler και του Redshift;
• Το φαινόμενο Doppler είναι παρατηρήσιμο σε όλα τα κύματα. Η μετατόπιση κόκκινου ορίζεται μόνο στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
• Υποβολή αίτησης. Το φαινόμενο Doppler μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό οποιασδήποτε από τις πέντε μεταβλητές σε περίπτωση που οι άλλες τέσσερις είναι γνωστές. Το Redshift χρησιμοποιείται μόνο για τον υπολογισμό της σχετικής ταχύτητας.
