Svetlobni valovi iz gibljivega vira doživijo Dopplerjev učinek, kar povzroči rdeč premik ali modri premik v frekvenci svetlobe. To je na način podoben (čeprav ni identičen) drugim vrstam valov, kot so zvočni valovi. Glavna razlika je v tem, da svetlobni valovi ne potrebujejo medija za potovanje, zato klasična uporaba Dopplerjevega učinka se ne nanaša ravno na to situacijo.
Relativistični doplerski učinek za svetlobo
Upoštevajte dva predmeta: vir svetlobe in "poslušalec" (ali opazovalec). Ker svetlobni valovi, ki potujejo v prazen prostor, nimajo medija, analiziramo Dopplerjev učinek na svetlobo glede na gibanje vira glede na poslušalca.
Naš koordinatni sistem smo postavili tako, da je pozitivna smer od poslušalca proti izvoru. Torej, če se vir oddaljuje od poslušalca, je njegova hitrost v je pozitiven, če pa se premika proti poslušalcu, potem v je negativen. Poslušalec je v tem primeru nenehno velja za počitek (torej v je v resnici skupno relativna hitrost med njimi). Hitrost svetlobe c se vedno šteje za pozitivno.
Poslušalec sprejme frekvenco fL ki bi bila drugačna od frekvence, ki jo pošilja vir fS. To izračunamo z relativistično mehaniko, tako da uporabimo potrebno krčenje dolžine in dobimo razmerje:
fL = sqrt [( c - v)/( c + v)] * fS
Red Shift & Blue Shift
Vir svetlobe se premika proč od poslušalca (v pozitiven) bi zagotovil fL to je manj kot fS. V vidni svetlobni spekter, to povzroči premik proti rdečemu koncu svetlobnega spektra, zato se imenuje a rdeče premikanje. Ko se vir svetlobe premika proti poslušalec (v je torej negativno) fL je večja od fS. V vidnem svetlobnem spektru to povzroči premik proti visokofrekvenčnemu koncu svetlobnega spektra. Iz nekega razloga je vijolična dobila krajši konec palice in tak frekvenčni premik se pravzaprav imenuje a modri premik. Očitno na območju elektromagnetnega spektra zunaj spektra vidne svetlobe ti premiki morda dejansko niso usmerjeni proti rdeči in modri barvi. Če ste na primer infrardeči, se ironično prestavljate proč od rdeče, ko doživite "rdečo premikanje."
Prijave
Policija to lastnost uporablja v radarskih škatlah, ki jih uporabljajo za sledenje hitrosti. Radijski valovi se preusmerijo ven, trčijo v vozilo in odbijejo nazaj. Hitrost vozila (ki deluje kot vir odbitega vala) določa spremembo frekvence, ki jo lahko zaznamo s škatlo. (Podobne aplikacije se lahko uporabljajo za merjenje hitrosti vetra v ozračju, to je "Doppler radar"katere meteorologi so tako zelo radi.)
Ta dopplerjev premik se uporablja tudi za sledenje satelitov. Če opazujete, kako se frekvenca spreminja, lahko določite hitrost glede na svojo lokacijo, kar omogoča prizemno sledenje za analizo gibanja predmetov v vesolju.
V astronomiji se ti premiki izkažejo za koristne. Ko opazujete sistem z dvema zvezdama, lahko z analizo, kako se spreminjajo frekvence, ugotovite, kateri se premika proti vam in kateri stran.
Še pomembneje pa dokazi iz analize svetlobe iz oddaljenih galaksij kažejo, da svetloba doživlja rdeč premik. Te galaksije se oddaljujejo od Zemlje. Pravzaprav rezultati tega nekoliko presegajo zgolj Dopplerjev učinek. To je pravzaprav rezultat vesoljskega časa sama se širi, kot napoveduje splošna relativnost. Ekstrapolacije teh dokazov, skupaj z drugimi ugotovitvami, podpirajo "velik udarec"slika nastanka vesolja.