NexTutor
Wirtualne laboratorium/Fizyka/Astrofizyka/Efekt Dopplera — przesunięcie ku czerwieni

Efekt Dopplera — przesunięcie ku czerwieni

Gdy gwiazda lub galaktyka się porusza, jej linie widmowe są przesunięte: Δλ/λ = v/c. Oddalanie przesuwa je ku czerwieni (redshift), a zbliżanie ku fioletowi (blueshift). To efekt Dopplera dla światła — pozwala mierzyć prędkości radialne ciał niebieskich. Zmień prędkość radialną.

Fizyka · Astrofizyka · Przesunięcie ku czerwieni (FIZ.ASTR)
Prędkość radialna vv gwiazdy (− zbliża się · + oddala się)0 km/s
Linie widmowe gwiazdy są przesunięte ku czerwieni. Gwiazda…
prędkość v
0 km/s
Δλ/λ
+0.00e+0
kierunek
λ obs. Hα
656.3 nm

Co się właśnie stało?

Znane z laboratorium linie absorpcyjne wodoru (Hα, Hβ, …) mają w widmie gwiazdy inne położenie niż w spoczynku. Gdy gwiazda się oddala, cały wzór linii wędruje ku czerwieni; gdy się zbliża — ku fioletowi. To efekt Dopplera dla światła.

Wzór na przesunięcie dopplerowskie:

Δλλ=vc\frac{\Delta\lambda}{\lambda}=\frac{v}{c}

— względna zmiana długości fali równa jest stosunkowi prędkości radialnej do prędkości światła. Δλ\Delta\lambda — zmiana długości fali, λ\lambda — długość spoczynkowa, vv — prędkość radialna, c=3105km/sc = 3\cdot10^5\,\mathrm{km/s}.

Znak decyduje o wszystkim:

v>0Δλ>0 (redshift)v<0Δλ<0 (blueshift)v>0 \Rightarrow \Delta\lambda>0\ (\text{redshift}) \qquad v<0 \Rightarrow \Delta\lambda<0\ (\text{blueshift})

Kierunek przesunięcia zależy wyłącznie od znaku prędkości radialnej — nie od jasności czy typu gwiazdy. Mierząc Δλ\Delta\lambda jednej linii, wyliczamy prędkość: v=cΔλ/λv = c\,\Delta\lambda/\lambda. Tak poznajemy ruch gwiazd i galaktyk, których nie da się „zobaczyć" jak się poruszają.

Czym to różni się od Dopplera dla dźwięku?

Dźwięk potrzebuje ośrodka (powietrza) i jego przesunięcie zależy osobno od ruchu źródła i obserwatora względem ośrodka. Światło rozchodzi się w próżni — liczy się tylko względna prędkość radialna, a ośrodek nie jest potrzebny. Dla małych vcv \ll c obie sytuacje opisuje ten sam prosty wzór Δλ/λ=v/c\Delta\lambda/\lambda = v/c.

Po co Ci to na maturze:

Redshift galaktyk to fundament kosmologii — łączy się z prawem Hubble'a (v=H0dv = H_0 d): im dalej galaktyka, tym szybciej się oddala i tym większe przesunięcie ku czerwieni. Chwyt: z przesunięcia linii licz vv, a z prawa Hubble'a — odległość.

Zapamiętaj: ku czerwieni = oddala się, ku fioletowi = zbliża się. Znak przesunięcia idzie za znakiem prędkości radialnej: Δλ/λ = v/c.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Najczęstsze pytania

Co to przesunięcie ku czerwieni?

Przesunięcie linii widmowych ku większym długościom fali (czerwieni), gdy źródło się od nas oddala (efekt Dopplera dla światła).

Jak mierzymy prędkość gwiazdy?

Z przesunięcia znanych linii widmowych: Δλ/λ = v/c. Kierunek przesunięcia mówi, czy obiekt się zbliża, czy oddala.

Czym różni się od Dopplera dla dźwięku?

Światło nie potrzebuje ośrodka, a wzór zależy od prędkości względnej źródła i obserwatora (przy dużych v — wersja relatywistyczna).