Efecte Doppler relativista
L'efecte Doppler relativista és el canvi observat en la freqüència de la llum procedent d'una font en moviment relatiu respecte de l'observador.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Redshift_blueshift.svg/220px-Redshift_blueshift.svg.png)
Si la freqüència de la llum emesa es desplaça cap el roig s'anomena desplaçament cap el roig o decalatge cap el roig. Si la freqüència de la llum emesa es desplaça cap el blau s'anomena desplaçament cap el blau o decalatge cap el blau.[1]
El canvi en freqüència observat ve donat per la següent expressió general:
on:
= freqüència observada,
= freqüència emesa,
, amb = velocitat de la font i = velocitat de la llum.
= angle entre la direcció del moviment i la direcció d'observació. Si el focus s'allunya en la mateixa direcció és , i si s'aproxima en la mateixa direcció és .
Efecte Doppler longitudinal
modificaL'efecte Doppler relativista és diferent de l'efecte Doppler d'un altre tipus d'ones, com ara el so, pel fet que la velocitat de la llum és constant per a qualsevol observador independentment del seu estat de moviment. Al seu torn, requereix per a la seva explicació el maneig de la teoria de la relativitat especial.[2]
Cas 1: Focus de llum allunyant-se de l'observador
modificaSi el focus de llum s'allunya de l'observador és i . Operant la fórmula general queda:[3]
Cas 2: Focus de llum apropant-se a l'observador
modificaSi el focus de llum s'aproxima a l'observador és i . Operant queda:[3]
A aquest dos casos se'ls anomena efecte Doppler longitudinal i en el seu límit no relativista condueixen a l'efecte Doppler newtonià. Es compleix quan i es pot negligir doncs :
Efecte Doppler transversal
modificaAquesta situació no es produeix per a l'efecte Doppler newtonià i és dona quan i . Això és, quan la línia d'observació és perpendicular al moviment del focus. En aquest cas la fórmula és:[3]
Aplicacions
modificaL'ús més important de l'efecte Doppler relativista és en astronomia. La llum emesa pels àtoms d'una galàxia, el seu espectre atòmic, es veu desplaçada cap al roig per a la majoria de galàxies i com més allunyades major és el desplaçament. L'astrònom Edwin Hubble (1889-1953) realitzà gran quantitat de mesures i confirmà que quasi totes les galàxies s'allunyen de nosaltres, la qual cosa s'interpreta com que l'univers està en expansió.[2] Per altra banda, des de finals del segle XX s'ha emprat per localitzar exoplanetes. Els exoplanetes provoquen un moviment de balanceig de la seva estrella a la qual orbiten. Des de la Terra es pot estudiar la component radial de la velocitat de les estrelles perquè el seu espectre atòmic es va desplaçant de blau a roig i de roig a blau. D'aquesta observació se'n poden deduir algunes de les seves característiques (massa, període orbital, distància a l'estrella i excentricitat), sense observar directament l'exoplaneta.[4]
Vegeu també
modificaReferències
modifica- ↑ «Desplaçament cap el roig». TERMCAT, Centre de Terminologia, 10-04-2019. [Consulta: 1r juny 2020].
- ↑ 2,0 2,1 Serway, Raymond A.. Física para ciencias e ingeniería. 9a ed. México: Cengage Learning, 2008-2009. ISBN 978-970-686-822-0.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Ramos Sánchez, S. Relatividad para futuros físicos (en castellà). México: CopIt-arXives, 2018.
- ↑ Rojas Peña, I. Astronomía Elemental: Volumen II: Astrofísica y Astrobiología (en castellà). Valparaíso, Chile: USM, 2015. ISBN 9789563455953.