IŞIKTA DOPPLER ETKİSİ

     Hareket eden bir kaynaktan gelen ışık dalgaları, Doppler efektini, ışığın frekansında kırmızı kayma veya mavi kayma ile sonuçlanır. Bu, ses dalgaları gibi diğer dalgalara benzer (tam olarak benzer olmasa da) bir modeldir. En büyük fark, ışık dalgalarının hareketi için maddesel bir ortama ihtiyaç duymadığıdır. Dolayısıyla Doppler etkisinin klasik uygulanması tam olarak bu duruma uygulanmaz.

     Işık İçin Relativistik Doppler Etkisi

     İki nesne düşünün, ışık kaynağı ve gözlemci. Boşlukta hareket eden ışık dalgaları hiçbir ortama sahip olmadığından ışığın Doppler etkisini gözlemciye göre kaynağın hareketi açısından analiz ederiz.

     Koordinat sistemimizi, pozitif yön gözlemciden kaynağa doğru olacak şekilde kurduk. Dolayısıyla kaynak gözlemciden uzaklaşıyorsa, hızı “v” pozitiftir, ancak gözlemciye doğru ilerliyorsa, “v” negatiftir. Gözlemci, bu durumda, daima gözlemde olduğu kabul edilir. Işık hızı c her zaman pozitif olarak kabul edilir.

     Gözlemci fS frekansına sahip frekansın fL olarak ölçer. f_L= √((c-v)(c+v)) . fs bağıntısı ile hesaplanır.

     Gözlemciden uzaklaşan bir ışık kaynağı (v pozitiftir) fS'den daha düşük bir fL sağlayacaktır. Görünür ışık tayfında, bu, ışık spektrumunun kırmızı ucuna doğru bir kaymaya neden olduğundan, buna kırmızıya kayma denir. Işık kaynağı gözlemciye doğru ilerlediğinde (v negatiftir), f_L f_S'den büyük olur. Görünür ışık tayfında, bu ışık tayfının yüksek frekanslı ucuna doğru bir kaymaya neden olur. Böylece, spektrumun mavi ucuna doğru bir kaymaya neden olur. Aslında, görünür ışık spektrumunun dışındaki elektromanyetik spektrum alanında bu kaymalar aslında kırmızıya ve maviye doğru olmayabilir. Örneğin, kızılötesi konumdaysanız, 'kırmızıya kayma' yaşadığınızda ironik bir şekilde kırmızıdan uzaklaşıyorsunuz demektir.

     Trafik Polisleri, araçların hızını izlemek için kullandığı radar kutularında bu özelliği kullanmaktadırlar. Radyo dalgaları hareket eden araca çarpıp geri döndüğünde araç tarafından algılanan frekans değişimi sayesinde aracın hızı belirlenmiş olur. Benzer bir uygulama, meteorologların çok kullandığı "Doppler radarı" olan atmosferdeki rüzgar hızlarını ölçmek için kullanılır.

     Bu Doppler kayması aynı zamanda uyduları izlemek için de kullanılır. Frekansın nasıl değiştiğini gözlemleyerek konumunuza göre hızı belirleyebilirsiniz; zemin temelli izleme, uzayda nesnelerin hareketini analiz etmeye olanak tanır. Gökbilimde, bu değişimler yıldızları izlemek içinde kullanılmaktadır. İki yıldızlı bir sistemi gözlemlediğinizde, frekansların nasıl değiştiğini analiz ederek hangisinin bize doğru yaklaştığı ve hangisinin uzaklaştığı söylenebilir.

     Daha da önemlisi, uzak galaksilerden gelen ışığın kanıtları, ışığın kırmızıya doğru bir kayma yaşadığını göstermektedir. Bu galaksilerin Dünya'dan uzaklaştığının kanıtı. Aslında, bunun sonuçları sadece Doppler etkisinin biraz ötesindedir. Aslında bu, genel görelilik tarafından öngörüldüğü gibi, uzay zamanının kendisinin genişlemesinin bir sonucudur. Bu bulguların kanıtı, diğer bulgularla birlikte, evrenin kökeninin "büyük patlama" resmini desteklemektedir.

     

     Hazırlayan: Celal DEMİRTAŞ