Ich suchte nach einer intuitiven Erklärung, warum der Doppler-Effekt auftritt. Ich habe keine gefunden, aber das dachte ich mir:
- Ausgesandte Wellen bewegen sich mit konstanter Geschwindigkeit
-Die Quelle sendet eine Welle aus
- Wenn die Quelle ruhig bliebe, würde es in einer bestimmten Zeit einen großen Abstand zwischen der emittierten Wellenfront und der stationären Quelle geben
-Aber wenn sich die Quelle zu bewegen beginnt, ist die Geschwindigkeit der Quelle relativ zur Wellenfront höher.
-Dies bedeutet, dass in einer bestimmten Zeit der Abstand zwischen der emittierten Wellenfront und der Quelle geringer sein wird. -Wenn also die Quelle (während sie sich bewegt) eine neue Wellenfront emittiert, wird der Abstand zwischen den Wellenfronten ebenfalls geringer sein
Ist diese Erklärung falsch? Es deutet darauf hin, dass der Doppler-Effekt mit Licht kaum wahrnehmbar ist, denn selbst wenn sich eine Quelle zu bewegen beginnt, ist die Quellengeschwindigkeit aufgrund der hohen Lichtgeschwindigkeit immer noch relativ klein, sodass eine kleine (im Grunde unbedeutende) Abnahme auftritt im Abstand zwischen Wellenfronten. Wie kann also die Rotverschiebung so auffällig sein, es sei denn, die Rezessionsgeschwindigkeit ist extrem hoch (so hoch, dass sie im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit tatsächlich signifikant ist)?
Ihre Intuition ist richtig - eine sich bewegende Quelle, die periodisch Wellenfronten aussendet, ist näher an der zuvor emittierten Welle in Bewegungsrichtung und weiter von der zuvor emittierten Welle in der entgegengesetzten Richtung entfernt - siehe Simulation hier .
Sie haben auch Recht, dass die Größe des Effekts von der Geschwindigkeit des Beobachters relativ zur Geschwindigkeit der Welle abhängt. Aus diesem Grund können wir die Doppler-Verschiebung für Geräusche im Alltag leicht erleben (z. B. das Geräusch eines Autos, wenn es sich nähert oder entfernt), aber wir bemerken die Doppler-Verschiebung für Licht nie. Die Schallgeschwindigkeit ist viel langsamer und daher viel näher an den Geschwindigkeiten des Alltags, sodass der Effekt für den Schall größer ist.
Während die Lichtverschiebung für unsere Augen zu klein ist (z. B. nicht genug, um die wahrgenommene Farbe eines Objekts zu ändern), können empfindliche Instrumente extrem kleine Wellenlängenänderungen messen. Zum Beispiel können die Spektrographen , die Astronomen verwenden, um Radialgeschwindigkeitsmessungen von Sternen zum Zwecke der Erkennung extrasolarer Planeten durchzuführen (über die Bewegung des Sterns während der Umlaufbahn des Planeten), jetzt routinemäßig Geschwindigkeiten mit einer Genauigkeit von 1 m/s messen - eine gemächliche Schrittgeschwindigkeit für einen Menschen!
PM 2Ring