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匿名使用者 發問時間: 科學天文與太空 · 2 0 年前

什麼是都卜勒效應?紅位移和藍位移?

什麼是都卜勒效應?紅位移和藍位移?  

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  • 煙娘
    Lv 6
    2 0 年前
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    ※都卜勒效應 Doppler effect (or shift)

    觀察者相對於波源的距離變化時所觀察到的波長發生變化的效應。以奧地利物理學家都卜勒(C. Doppler)的姓氏命名。觀察者與波源分離時觀察到波長增加, 朝向波源運動時波長則減小。地球與恆星之間的距離不斷增加,星光的都卜勒紅移證實此說。機動車經過時音調的變化則顯示了聲波的都卜勒頻移。

    都卜勒效應公式 fo/(V+Vo) = fs/(V+Vs)

     fo(觀察者聽到之頻率) fs(聲源發出之頻率)

     V(聲速) Vo(觀察者之速率) Vs(聲源之速率)

    若觀察者靠近聲源則用+Vo 因為fo要變大

    若觀察者遠離聲源則用-Vo 因為fo要變小

    若聲源靠近觀察者則用-Vs 因為fs要變大

    若聲源遠離觀察者則用+Vs 因為fs要變小

    用於測量光速頻率需改成 fo/(c+Vo) = fs/(c+Vs)

     c(光速3×10^8公尺) 光速不變

     且Vo通常要帶零,因為在測量幾萬光年外的星系時,地球或太陽系或銀河系的速度可忽略。

    ※都卜勒效應 : 紅位移 和 藍位移

    提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

    說明 : 光譜科學家從太陽 光譜 的觀察, 瞭解到熱的 物體表面 都會發出「連續光譜」、照射激發低密度氣體則會發出「放射光譜」、 連續光經過低溫且低密度氣體會呈現「吸收光譜」的事實。促使天文學家對於星球光源和傳遞到我們地球的過程, 有了理論的依據和探究星球與星雲 組成元素 的方法。接著又從恆星和我們地球連線間的相對運動, 發現了在光譜上的「都卜勒效應」。當一星體遠離我們而去時會有光譜「紅位移」現象, 而當一星體接近我們而來時會有光譜「藍位移」的現象。進而對於絕大多數的星體觀測後,天文物理學家推斷出 宇宙正在膨漲中 的 「 大霹靂 」宇宙起源說法。

    ※紅位移原因:因為紅光乃波長中最長的一輻射波,當觀測者與被觀測者之間的相對距離增加,則與傳送的波長加大成正比,而最長的波便是紅光,便有此紅位移現象。

    簡言之,紅位移正表示著一個空間的擴張與星體的遠離。

    ※藍位移:藍光與紅光呈相反關係,乃最短的一輻射波;當觀測者與被觀測者之間的相對距離縮短,則與傳送的波長縮減成正比。當位移呈現藍色波時,表示著一個空間的縮小與星體的拉近。

    參考資料: AEEA 天文教育資訊網&知識+
  • 2 0 年前

    當聲、光或電磁波的波源本身處於運動狀態之下時,觀察者所接受到的頻率會發生變化,這叫都卜勒效應,這種效應是德國物理學家都卜勒(Christian J. Doppler 1803-1853)於1842年首次提出的。

    1.

    聲源靜止,聽者運動:

    音調頻率改變的原因是由於聽者在介質中運動,使得在每秒鐘中截得較多或較少的波數所致。

    2.

    聲源運動,聽者靜止:

    這種效應是波長的縮短,因為聲源緊隨在接近的各種波之後,因此波峰擠在一起。音調頻率的改變原因是由於聲源在介質中運動,縮短或增長傳過介質之波長所致。

    3.

    聲源與聽者皆在運動:

    若聲源和聽者皆在介質中運動,綜合上述兩種都卜勒效應,聽者所聽到的音調頻率可寫成下式:

    為聲源原來發出的頻率,為聲源在介質中運動速度,為聽者在介質中運動速度,為介質中的聲速,為聽者所聽到的頻率。上式(

    當雷達波碰到行進中車輛時會產生反射波,而反射波訊號的頻率會因車輛速度而改變-都卜勒效應,所以可以從反射波的頻率測得車輛的速度,因而可獲得車輛是否超速。再說運動中的星球,它所發出的光波傳到地球時也會發生都卜勒效應,天文學家就可以進一步研究該星球與地球的相對速度。

    紅位移和藍位移

    6-6)分子中取()、分母取()表示聲源和聽者在連線上相互接近;分子中取()、分母取()表示聲源和聽者在連線上相互遠離。表示聲源靜止;表示聽者靜止。

    舉例來說,當消防車駛近我們身邊時,我們所聽到消防車鳴笛的音調頻率會較原來高;而遠離我們時,我們所聽到鳴笛的音調頻率會較原來為低。

    光譜科學家從太陽 光譜 的觀察, 瞭解到熱的 物體表面 都會發出「連續光譜」、照射激發低密度氣體則會發出「放射光譜」、 連續光經過低溫且低密度氣體會呈現「吸收光譜」的事實。

    促使天文學家對於星球光源和傳遞到我們地球的過程, 有了理論的依據和探究星球與星雲 組成元素 的方法。接著又從恆星和我們地球連線間的相對運動, 發現了在光譜上的「都卜勒效應」。當一星體遠離我們而去時會有光譜「紅位移」現象, 而當一星體接近我們而來時會有光譜「藍位移」的現象。

    進而對於絕大多數的星體觀測後,天文物理學家推斷出 宇宙正在膨漲中 的 「 大霹靂 」宇宙起源說法。

    參考資料: 網路
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