L'effet Doppler s'applique aussi bien aux ondes sonores qu'aux les ondes lumineuses. Alors analysons d'abord ce qu'est l'effet Doppler de la lumière.
L'effet Doppler de la lumière est défini comme le changement de fréquence de lumière vue par l'observateur en raison du mouvement relatif de l'observateur et de la source de lumière. En conséquence, nous pouvons dire que l'effet doppler dans la lumière se produit de la même manière que dans sonner.
Donc, maintenant que nous connaissons l'effet doppler dans la lumière, nous allons examiner l'effet doppler relativiste, sa formule, ses exemples concrets et bien plus encore dans cet article.
Comment fonctionne l'effet doppler avec la lumière ?
La lumière voyage toujours à la même vitesse quel que soit le référentiel utilisé ; le seul changement est dans son énergie. Alors, regardons comment l'effet Doppler fonctionne avec la lumière.
La longueur d'onde de la lumière détermine l'énergie de la lumière. Ainsi, pendant que la source et l'observateur se déplacent l'un par rapport à l'autre, la longueur d'onde de la lumière émise par la source change lorsqu'elle est perçue par l'observateur. Ce phénomène est appelé effet Doppler.
Effet Doppler pour les exemples lumineux :
Le phénomène de l'effet Doppler dans la lumière se produit dans la vie réelle. Voyons cela à travers les exemples donnés ci-dessous :
- En raison de l'expansion de l'univers, la lumière que nous recevons des objets distants (comme les étoiles) est décalée vers le rouge.
- La vitesse de la voiture qui passe est mesurée par un radar utilisant l'effet Doppler de la lumière.
L'effet Doppler relativiste pour la lumière :
L'effet Doppler dans la lumière est vu en raison du mouvement relativiste de l'observateur et de la source. Regardons donc de plus près l'effet doppler relativiste dans la lumière.
L'observateur obtient l'onde avec la fréquence f ou longueur d'onde ???? lorsque la source et l'observateur sont tous deux immobiles. Supposons qu'une source de lumière dans le cadre émet une lumière de longueur d'onde ????s au temps ts et s'éloigne du repère fixe à la vitesse v. (supposée constante).
Selon relativité restreinte En théorie, les changements d'intervalles de temps et de longueur dépendent du mouvement relatif de l'observateur. Ainsi, en appliquant l'équation de la transformation de Lorentz à un référentiel relativement mobile, nous obtenons l'équation suivante pour la longueur d'onde mesurée par l'observateur :
(Quand ???? = ᥆, alors ????o = ????s)
Mais, ???? / t = c (Où c est la vitesse de la lumière)
Ainsi, l'équation ci-dessus peut s'écrire :
En simplifiant l'équation ci-dessus, nous obtenons la longueur d'onde observée par l'observateur :
Cette équation suppose que la source s'éloigne de l'observateur. Ainsi, la vitesse v est positive lorsque la source s'éloigne de l'observateur et négative lorsque la source se rapproche de l'observateur.
Cette équation peut être exprimée comme suit en termes de fréquence source et de fréquence observée :
fo = c / ????o
Ainsi,
Les équations (1) et (2) sont les équations requises pour l'effet Doppler.
Décalage vers le rouge et décalage vers le bleu :
La fréquence de la lumière définit sa couleur. Un changement de fréquence de la source et de l'observateur causé par leur mouvement relatif est un décalage vers le rouge et blueshift. Voyons ce que cela signifie.
- Lorsque la source lumineuse s'éloigne de l'observateur, l'observateur reçoit une onde de fréquence inférieure à celle de la source. Le fait que la couleur rouge ait la fréquence la plus basse du spectre visible produit un décalage vers l'extrémité rouge du spectre. Il est connu sous le nom de décalage vers le rouge en astronomie.
- Lorsque la source de lumière se rapproche de l'observateur, l'observateur reçoit une onde de fréquence plus élevée que la source. Le fait que la couleur bleue ait la fréquence la plus élevée dans le spectre visible produit un décalage vers l'extrémité bleue du spectre. Il est connu sous le nom de blueshift en astronomie.
Conclusion:
Cet article nous montre qu'être une onde lumineuse subit également l'effet Doppler, tout comme le son. Ce phénomène se produit en raison de la vitesse relative de l'émetteur de lumière et de l'observateur. On arrive à l'idée que l'univers est en expansion grâce à l'effet Doppler de la lumière.
Lisez aussi:
- Effet de la longueur d'onde sur la réfraction
- Effets de l'appauvrissement de la couche d'ozone
- Exemples d'effet Doppler
- Effet de la réfraction sur la fréquence
- Effet de la réfraction sur la longueur d'onde
- Effecteur final de robot
Je m'appelle Alpa Rajai, j'ai terminé ma maîtrise en sciences avec spécialisation en physique. Je suis très enthousiaste à l'idée d'écrire sur ma compréhension de la science avancée. J'assure que mes mots et mes méthodes aideront les lecteurs à comprendre leurs doutes et à clarifier ce qu'ils recherchent. Outre la physique, je suis une danseuse Kathak formée et j'écris aussi parfois mes sentiments sous forme de poésie. Je continue à me mettre à jour en physique et quoi que je comprenne, je simplifie la même chose et je vais droit au but afin qu'il soit clair pour les lecteurs.