Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ОГЭ — физика
Задания
i

Эф­фект До­пле­ра для све­то­вых волн

На ско­рость света не вли­я­ет ни ско­рость ис­точ­ни­ка света, ни ско­рость на­блю­да­те­ля. По­сто­ян­ство ско­ро­сти света в ва­ку­у­ме имеет огром­ное зна­че­ние для фи­зи­ки и аст­ро­но­мии. Од­на­ко ча­сто­та и длина све­то­вой волны ме­ня­ют­ся с из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти ис­точ­ни­ка или на­блю­да­те­ля. Этот факт из­ве­стен как эф­фект До­пле­ра.

Пред­по­ло­жим, что ис­точ­ник, рас­по­ло­жен­ный в точке О, ис­пус­ка­ет свет с дли­ной волны λ0. На­блю­да­те­ли в точ­ках A и B, для ко­то­рых ис­точ­ник света на­хо­дит­ся в покое, за­фик­си­ру­ют из­лу­че­ние с дли­ной волны λ0 (рис. 1). Если ис­точ­ник света на­чи­на­ет дви­гать­ся со ско­ро­стью v, то длина волны ме­ня­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля A, к ко­то­ро­му ис­точ­ник света при­бли­жа­ет­ся, длина све­то­вой волны умень­ша­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля B, от ко­то­ро­го ис­точ­ник света уда­ля­ет­ся, длина све­то­вой волны уве­ли­чи­ва­ет­ся (рис. 2). Так как в ви­ди­мой части элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния наи­мень­шим дли­нам волн со­от­вет­ству­ет фи­о­ле­то­вый свет, а наи­боль­шим  — крас­ный, то го­во­рят, что для при­бли­жа­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света на­блю­да­ет­ся сме­ще­ние длины волны в фи­о­ле­то­вую сто­ро­ну спек­тра, а для уда­ля­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света  — в крас­ную сто­ро­ну спек­тра.

Из­ме­не­ние длины све­то­вой волны за­ви­сит от ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля (по лучу зре­ния) и опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой До­пле­ра:

 дробь: чис­ли­тель: \lambda минус \lambda_0, зна­ме­на­тель: \lambda_0 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: v, зна­ме­на­тель: c конец дроби .

Эф­фект До­пле­ра нашел ши­ро­кое при­ме­не­ние, в част­но­сти в аст­ро­но­мии, для опре­де­ле­ния ско­ро­стей ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния.

Рис. 1

Рис. 2

При­мер­но 100 лет назад аме­ри­кан­ский аст­ро­ном Весто Слай­фер об­на­ру­жил, что длины волн в спек­трах из­лу­че­ния боль­шин­ства га­лак­тик сме­ще­ны в крас­ную сто­ро­ну. Этот факт может быть свя­зан с тем, что

 

1)  га­лак­ти­ки раз­бе­га­ют­ся (Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся)

2)  га­лак­ти­ки сбли­жа­ют­ся (Все­лен­ная сжи­ма­ет­ся)

3)  Все­лен­ная бес­ко­неч­на в про­стран­стве

4)  Все­лен­ная не­од­но­род­на