Relativistik Doppler Etkisi ya da Göreli Doppler etkisi (veya Doppler Olayı), adını ünlü bilim insanı ve matematikçi Christian Andreas Doppler'dan almakta olup, kısaca dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans dalga boyu Dalga boyu, bir dalga görüntüsünün tekrarlanan birimleri arasındaki mesafedir. Yaygın olarak Yunanca lamda (λ) harfi ile gösterilmektedir. hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı zaman ve/veya konumlarda farklı algılanması olayıdır. Bu da göreli olduğunu belirtir. Herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek icin fiziksel bir dalga ortamı'na ihtiyaç duyan dalgalar (örneğin. ses dalgaları veya su dalgalari) icin Doppler Etkisi hesaplamaları yapılırken, dalga kaynağı ve gözlemcinin birbirine göre konum, yön ve hızlarının yanında dalganın içinde veya üzerinde hareket ettiği dalga ortamının da fiziksel yapısı (yoğunluk, hacim, iletkenlik katsayısı, kimyasal özellikleri, vb.) dikkate alınmak zorundadır. Eğer söz konusu dalga herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek için fiziksel bir dalga ortamına ihtiyaç duymuyor ise (örneğin ışık, radyo dalgaları veya radyasyon) Doppler Etkisi hesaplamalarında sadece dalga kaynağının ve gözlemcinin birbirine göre birim zamandaki konumlarının değerlendirilmesi yeterlidir. Göreli doppler olayı değişikliği olduğu frekansa (ve dalga boyu arasında) ışık kaynağının göreceli hareketine göredir ve (klasik olarak gözlemci tarafından açıklanan hesap etkileri içine çekerken özel görelilik kuramının nedeniyle göreli Doppler etkisi diye adlandırılır), Göreli Doppler etkisi relativistik olmayan farklı Doppler etkisi denklemleri dahil olarak zaman genişlemesi etkisini özel görelilik ve referans noktası olarak yayılma ortamı dahil değildir. Lorentz simetri gözlenen frekanslar için toplam farkı anlatır.
Görüntüleme
Şekil 2'de, mavi nokta gözlemciyi temsil eder ve ok çevresine gözlemcinin hız vektörü akrabası temsil eder. Gözlemci sabit olduğunda, 'x ', y ' - ızgara sarı görünür ve ' y ' ' - ekseni siyah dikey çizgi olarak görünür . Sağa Gözlemcinin hızı arttırmak renk ve [ ışık [ sapmaları ] ] ızgara bozan kaydırır. Gözlemci (sağ ızgara üzerinde) öne baktığında, puan, yeşil, mavi, mor ve () görüntülenir ve ızgara çizgileri uzaklaştırın görünür . Gözlemci (ızgara üzerinde sol) geriye görünüyorsa, o zaman noktaları görünür kırmızı ([ [ kırmızıya kayma ] ]) ve çizgiler birbirine yaklaştırın görünür . Izgara değişmedi, ancak gözlemci için ' görünümü ' vardır.
Diyagram 3 ızgara bozulma gözlemci veya uzakta doğru hareket eden bir nesne için aynı temel [ [ Lorentz daralmasını ] ] ayrı bir göreli optik etkisi olduğunu göstermektedir .
Bu maddenin içeriğinin Türkçeleştirilmesi veya doğrultusunda düzeltilmesi gerekmektedir. Bu maddedeki yazım ve noktalama yanlışları ya da anlatım bozuklukları giderilmelidir. (Yabancı sözcükler yerine Türkçe karşılıklarının kullanılması, karakter hatalarının düzeltilmesi, dilbilgisi hatalarının düzeltilmesi vs.) Düzenleme yapıldıktan sonra bu şablon kaldırılmalıdır. |
Doppler Etkisi konusunda bilinmesi gereken en önemli husus, her ne kadar gözlemci dalga frekansının kendi hareketi ya da dalga kaynağının hareketi yüzünden değiştiğini görse de, aslında frekansın sabit kaldığı gerçeğidir. Tam olarak ne olduğunu daha iyi anlamak için şöyle bir örnek üzerinde düşünelim: Siz yerinizde ve hareketsizsiniz. Bir arkadaşınız sizden 10 metre uzakta duruyor ve size her saniyede bir elindeki tenis toplarından birini fırlatıyor. Burada arkadasinizin toplari her seferinde ayni dogru boyunca ve aynı hızda attiğini varsayalım. Eğer arkadaşınız da hareketsiz ise her saniyede bir 10 metre yol kateden tenis toplarından biri size ulaşacaktır. Şimdi arkadasinizin yine her sahinyede bir top firlattigini (yani aslinda top firlatma frekansi degismiyor), ancak bu sefer size dogru yurumeye basladigini ongorelim. Bu durumda size ulasan iki top arasindaki sure 1 saniyeden daha kisa olacaktir cunku toplar her seferinde 10 metre, 9 metre, 8 metre seklinde daha az mesafe katettikten sonra size ulasacaktir. Elbette ayni etkinin zitti arkadasiniz sizden uzaklaşırken de gecerli olacaktir. Bir baska degisle, toplar arkadasinizin elinden her zaman saniyede bir ciktigi halde, sizin ya da arkadasinizin hareketi yuzunden size azalan ya da artan zamanlarda ulasacaktir. Bu da dogal olarak arkadasinizin size topu farkli zamanlarda firlattigini dusunmenize sebep olur. Yani aslinda Doppler Etkisi'nde "etkilenen" asil fiziksel degisken dalga boyu'dur. Elbette dalga boyu ile frekans ters orantili olduğundan gözlemciye göre dalga kaynaginin frekansi da degisiyor gibi gorunur.
Karşılaştırma
Göreli Doppler etkisini anlamak için Doppler etkisi, [ [ zaman genişleme ] ] ve [ ışık ] ve [ sapmaları ] anlamayı gerektirir. Doppler etkisi, basit bir benzetme olarak yakalambaç oynayan iki kişi düşünün . Hala ayakta olan bir alıcı saniyede bir metre de (Hz 1 & nbsp) sabit bir sürahi her saniye bir top fırlattığını düşünün. (Hz 1 & nbsp) sabit tutucu saniyede bir top alacaksınız. Sonra alıcı saniyede 0.5 metre uzakta sürahi yürüyor ve bir topu yakalar her 2 saniyede (0.5 & nbsp; Hz) . Son olarak, alıcı üç topları her iki saniyede (Hz 1.5 & nbsp) saniyede 0.5 metre sürahi doğru yürür ve yakalar . Atıcı doğru veya uzak tutucu taşındı, aynı doğru olurdu . Benzetme, göreli Doppler etkisi yayıcısı olarak ışığın frekansını değiştirir veya gözlemci doğru veya uzakta başka hareket eder .
Sapma etkisini anlamak için, yine ters yönde hareket eden iki paralel konveyör bantlar (kaldırımlar hareketli) mandalı oynayan iki kişi düşünün. Sürahi hızı ve kemerler aralık ve nerede alıcı olduğunu bağlı olarak farklı amaçlamalıdır. Yakalayıcı sürahi gelen topları farklı bir açıyla attıkları görülür. Topun hızına sürahi alıcı hattı ve göreli hız vektörü ve 2) sürahi alıcı hızı göreceli arasında 1) anlık açı : Bu açı değişiklikleri bağlıdır. Benzetme, ışığın sapmasına bağlıdır: 1) yayıcı - gözlemci hattı ve göreli hız vektörü ve 2) ışık hızına yayıcı - gözlemci hızı göreceli arasındaki anlık açı .
Görüş hattı boyunca hareket
Gözlemci ve kaynak göreli bir hız ile birbirinden ' ' uzak ' ' hareket ediyor varsayalım ( negatif ise gözlemci ve kaynak) birbirlerini hareket halinde görürler . Referans çerçevesi sorunu göz önüne alındığında kaynaklardan çıkan bir ön dalga gözlemciye ulaşır varsayalım . Bir sonraki dalga gözlemciden bir mesafe daha sonra meydana gelir. ( dalga boyu, Kaynaktan yayılan dalga ve ışık hızı.
Wavefront hızı ile hareket , ama aynı zamanda gözlemci hızıyla uzaklaşıyor , so . Bu bize bunu verir
is [[beta (velocity)| ışık hızı açısından gözlemcinin hızı.
Göreli [ [ zaman genişlemesi ] ] nedeniyle, gözlemciye göre bu zaman şu şekilde ölçülecektir.
- Lorentz çarpanıdır. Ve buna karşılık gözlenen frekans da;
Oransal olarak,
gözlemci, kaynak göreli olduğunda Doppler çarpanı denir. Bu terminoloji konusu özellikle yaygındır.
Ve elde edilen kırmızıya kayma;
şeklinde de yazılabilir.
Relativistik olmayan limitte kırmızıya kayma (yani; olduğunda) bu kırmızıya kayma yaklaşık olarak elde edilir
Klasik Doppler etkisine göre böyle kabul görmektedir.
Eylemsizlik içinde olan gözlemciler için sistematik türevini alma
[ | Lorentz denklemleri ] [ Lorentz dönüşümü ] kendilerini relativistik olmayan dalgalar için bir göreli Doppler kayması denklemini türetmek için açıkça kullanılabilir ve daha iyi göstermek amacıyla daha sistematik bir türevi tekrar etmek gerekir.
İki tane eylemsiz referans sistemi olduğunda, ve , eksenler şu şekilde inşa edilir ve rastlantısal olarak , where zamanı ölçüldüğü üzere ve zamanı ölçüldüğü üzere . harekete bağıl olarak sabit hızla ; genelliği kaybetmeden, Bu hareket sadece X ekseni boyunca yönlendirilmesi alacaktır. Böylece, Lorentz dönüşümü denklemleri şeklinde olacaktır.
bakınız , ve ve ışık hızıdır
Türev gözlemcinin 'yi önemsiz gibi gözükse de ne şekilde gördüğü ile başlar ve görür. Bir sinyal kaynağını orijinde durağan konumlandırılmış hayal edebiliriz, orijindir ve de sistemdir. Biz ilk zaman ilk etkiyi üretmek için bu sinyal kaynağını alacağız. (bu olay 1 olsun) ve ikinci etki de (bu da olay 2 olsun), gözlemci olarak sinyal kaynağının frekansı şu şekilde görünür. Biz o zaman sadece gözlemci olarak zaman ve nerede olduğunu görmek için Lorentz dönüşümü denklemlerini kullanırız. şu şekilde görünür ve şu iki olay gerçekleşir:
Observer in | Observer in | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Event 1 | | | ||||
Event 2 | | |
Etkiler arasında ölçülen period gözlemcisi tarafından yapılır, ama de olay 2 meydana gelir. Olay 1 için uzayda farklı bir noktada görüldüğü gibi gözlemcisi tarafından gözlenir (yani, olduğu durumda) — seyahat etmek için 'den 'e şeklinde etkinin zamana göre faktörünü almalıyız. Bu Doppler etkisini nihai nedenidir ve ayrıca klasik yöntemde de mevcuttur : Bu komplikasyonun doğada relativistik olmadığını hatırlamak gerekir. Bu geçiş süresi farkına eşittir ve etkinin hızı ile bölünen gözlemcisi bunu görür. Eğer etki bir hızla hareket ederse de olur (negatiftir çünkü negatif x ekseni yönünde hareket eder orijindeki gözlemcidir ), daha sonra etkinin hızı gözlemci a’ ya doğru olur t , şeklinde görür:
Yukarıda, hızlar için Lorentz denklemleri kullanılmıştır. Böylece, etkiler arası periyot süresi gözlemcisi için şu şekilde ölçülür:
ile ve sabit sıklığı açısından ' herhangi ' hareketli bir dalga bize göreli Doppler kaymasını verir istenilen sonucu almak için sadeleştirmesi yapılır, :
Eğer bu formülü uygularsak or (eşitlikte ) relativistik etkiler ihmal edilebilir ve bu formül bize Doppler etkisinin formülünü verir.
Elektromanyetik radyasyon için formülü şu şekildedir:
ya da dalga boyu açısından:
orijinde kaynağının dalga boyu orijindir ve de bu orijin noktasındaki gözlemcidir. Bu denklemlerde v (ve dolayısıyla β) yaklaşırken, kaynak gözlemciden uzaklaştığı zaman pozitif sayılır ve kaynak gözlemciye yakınlaştığı zaman negatif olduğunu belirtir.
Elektromanyetik radyasyon, klasik mekaniğin sınırı için, , öğreticidir. Doppler etkisi formülü basit hale indirgenebilir . Bu deneyde açıkça bir anlaşmazlık olmasına rağmen, bu klasik mekanik için doğru sonuçtur. Klasik mekanik etkileşim maksimum hızı bakımından doğrudur — Elektrodinamik için, ışık hızı - sonsuz olması . Dalga kaynağı önceki dalgalar gözlemci karşılaşırsanız zaman taşımak için zaman vardır, çünkü klasik ya da göreli Doppler etkisi ortaya çıkar. Bu sonraki dalgalar daha uzağa yayılan (veya yakın) gözlemci için kaynak hareket olmasa da başka türlü olurdu anlamına gelir. Bunun etkisi gözlemci onları karşılaşır olarak dalga boyu germek (ya da sıkıştırmak) gerekmektedir. Ancak dalgalar anında seyahat ediyorsanız dalgalar geç ya da erken onlar anında gelmesi zaten beklendiğinden daha gözlemci gelmesiyle birlikte, kaynak (yakın veya) daha uzak olması hiç fark etmez . Böylece, klasik mekanik görecelik kuramının doğru cevap verir ise deney tarafından doğrulandığı gibi, ışık dalgalarının hiçbir Doppler etkisi olmaması gerektiğini öngörür.
Görelilik ilkesinde Mutlak dinginlik (hareketsizlik) yoktur. Bütün hareketler ya da hareketsizlikler, gözlenen bir başka nesneye görelidir. Bir cismin dingin halde mi, yoksa düzgün doğrusal hareket mi yaptığı mekanik deneylerle ayırt edilemez. Başka bir deyişle, bir referans noktasına göre sabit duran bir gözlemci ile o referans noktasına göre düzgün doğrusal hareket eden başka bir gözlemci, bütün hareket yasalarını aynı algılarlar. Gözlemcilerin hızlarına bağlı olmaksızın fizik yasaları her eylemsiz sistemde aynıdır.
Işık hızı sabittir ve gözlemcilerin birbirlerine göre hızları ne olursa olsun, ışık hızı bütün gözlemciler için aynıdır.
Enine Doppler etkisi
Gökbilimde, özellikle evrenin genişlemesi konularında sıkça duyduğumuz bir terimdir ‘’Kırmızıya Kayma’’. Peki, nedir bu? Bunu anlayabilmeniz için önce ‘’elektromanyetik spektrum (tayf)’’ hakkında bilgi sahibi olmanız gerekir.
Doppler etkisi yalnız seste değil ışık dalgalarında da görülür. Bu etkinin en önemli sonuçlarından biri de astronomide "kırmızıya kayma" ya da "maviye kayma" olarak bilinen olgudur. Renkli görmemizin nedeni gözümüzün değişik dalga boylarındaki, yani frekanslardaki ışıklara değişik tepki vermesidir. Hareketli bir kaynaktan gelen sesin frekansı duran bir gözlemci için nasıl değişiyorsa, yıldızlardan gelen ışığın dalga boyu da yıldızın hareketine bağlı olarak değişecektir. Bu nedenle astronomlar, Güneş Sistemi'ne yaklaşan ya da ondan uzaklaşan yıldızların ve gökadaların hızını ölçmek için Doppler etkisinden yararlanırlar. Tıpkı ses örneğinde olduğu gibi, yaklaşan bir yıldızın ışığı duran bir yıldızın ışığından daha yüksek frekansta, başka bir deyişle daha kısa dalga boyunda gelecektir. Görünür ışığın tayfında en kısa dalga boylarının yer aldığı uçta mavi bulunduğundan, söz konusu yıldızın ışığı gözümüze daha mavi görünür. Öte yandan, uzaklaşan bir yıldızın ışığı duran bir yıldızın ışığından daha alçak frekansla, yani daha uzun dalga boyuyla yeryüzüne ulaşır. Görünür ışığın tayfında en uzun dalga boylarının yer aldığı uçta kırmızı bulunduğundan, uzaklaşan yıldızlar da daha kırmızı olarak görünür. Yıldızların yapısındaki kimyasal elementlerin o yıldızın tayfında oluşturduğu çizgiler normalde bulunmaları gereken yerden başka yere kaymış oldukları için, Doppler etkisinden ileri gelen bu olaya kırmızıya ya da maviye kayma denir. Gerçekten de bu çizgiler yaklaşan yıldızların ışığında tayfın mavi ucuna, uzaklaşan yıldızlarda ise kırmızı ucuna doğru kaymıştır. Bu çizgiler normal konumlarının ne kadar dışına kaymışsa, o gökcismi de o kadar hızlı yaklaşıyor ya da uzaklaşıyor demektir. Kuvazar denen bazı gökcisimlerinde kırmızıya kayma o kadar büyüktür ki, tayfın morötesi bölümünde bulunması gereken çizgiler görünür ışığın yeşil bölümüne kaymıştır. Bu da kuvazarların neredeyse ışık hızıyla bizden uzaklaştığını gösterir. Işık, fotonlardan meydana gelir. Boşlukta ışık hızına ulaşan bu fotonlar hem parçacık hem dalga özelliği sergilerler. Bu dalganın uzunluğuna göre kendisini sınıflandırırız. Elektromanyetik Spektrum dediğimiz tablo ise bu sınıflandırmayı içerir. Siz bu yazıyı okurken bilgisayarınız ya da cep telefonunuz görebildiğimiz dalgaboyunun dışında ışık yayarlar. Elektromanyetik Spektrum gama ışınlarından, radyo dalgalarına kadar bilinen tüm elektromanyetik dalgaları içeren bir tablodur. Görünür ışık tayfı, bu spektrumun bütünü içerisinde çok küçük bir alanı kapsar. Gözlerimiz ile ortalama 380-740 nanometre arası dalgaboyunu algılayabiliriz. Şimdi tekrar ‘’Kırmızıya Kayma’’ konusuna dönelim. Bir gözlemci, hareketli bir kaynaktan gelen frekans ve dalgaboyunu farklı algılar. Buna Doppler Etkisi diyoruz. Bir ışık, gözlemci ve ışık kaynağının hareketine bağlı olarak çeşitli dalgaboylarında gözlenir. Işık bize yaklaşıyorsa ışığın dalgaboyu kısalır bu maviye kaymadır. Eğer ışık bizden uzaklaşıyorsa dalga boyu uzar bu da kırmızıya kaymadır. Doppler Etkisi ses dalgaları için de geçerlidir. Bunu şöyle betimleyebiliriz. Uzaktaki bir araba, yakınımızda ki bir arabaya göre daha pes bir ses çıkarır. Yani gözünüze uzaktaki bir arabayı kestirin, bu arabanın sesi bize yaklaştıkça tizleşecektir.
Kütlesel çekim alanı, ışığın yalnız doğrultusunu değil, dalga boyunu (dolayısıyla frekansını) da değiştirir. Kütleçekimi altında cisme doğru gelen ışık demetinin dalga boyu azalır (frekansı artar), ışık, mavi görünür. Kütleçekiminden uzaklaşarak gelen bir ışık demetinde ise dalga boyu artar (frekans küçülür), ışık, kırmızı görünür.Birçok galaksinin hızı ölçüldü ve Tayf çizgilerinin, tayfın kırmızı ucuna doğru kaydıkları görüldü. Kırmızıya kayma denen bu olay, galaksilerin bizden uzaklaştığını gösteriyordu. Bilim adamları, daha uzak galaksilerin hızlarının daha büyük gözüktüğünü buldular. Kırmızıya kayma, gözlenebilen en uzak galaksilerinki saniyede 60 bin kilometre ve daha büyük hızlarda olmak üzere, galaksilerin gerçekten birbirinden uzaklaşmakta olduğunu kanıtladı. Peki, bunu astrofizikte nasıl mı kullanıyoruz. Bu astrofizikte bizim en önemli araçlarımızdan birisidir. Edwin Hubble bu yöntemi kullanarak çok büyük keşiflere imza attı. Işık tayflarını inceleyerek evrenin durağan olmadığı, gökadaların birbirinden hızla uzaklaştığını fark etti. Bu evrenin genişlediği anlamına geliyordu. Bugün hala bu yöntemi kullanarak gökcisimlerinin bizden uzaklıklarını, uzaklaşma hızlarını, Güneş atmosferindeki gaz yükseltilerinin ve çift yıldızların hızlarını ölçebiliyoruz. Vakti zamanında Satürn’ün halkalarının hızlarını ölçmek için bile kırmızıya kaymayı kullandık. Nesneler hızlandırılmış değildir varsayarsak, ışık nesneler birlikte en yakın bir süre sonra alınacak olduğunda yayılan . kırmızıya kayma miktarı ölçülür.
Objeler birbirlerine yakın olduğu zaman ışık alınırsa, o zaman daha önce bir süre çıkışı olmuştur. Maviye kayma miktarı ölçülür.
İki duruma göre de hareketleri bağlıdır klasik teori için, bu iki durumda da için özel bir tahminde bulunmak mümkün değil.
Enine Doppler etkisi göreli Doppler etkisi bir sonucudur.
Alıcının çerçevesinde, θ0 emisyon de damlatıcının yönünde ve resepsiyonda ışığın gözlenen yönü arasındaki açıyı temsil eder. Ne durumda θ0 = π/2, Işık yakın yaklaşım şu anda yayılan ve bir enine kırmızıya kayma elde edildi.
Enine Doppler etkisi, özel teorisinin ana tahminlerinden biridir. Einstein 1907 yılında söylediği gibi : Alınan frekans aynı faktörle azalır, böylece özel görelilik göre hareket nesnenin yaydığı frekans, Lorentz faktörü azalır.
Karşıtlık
Bazen soru enine Doppler etkisi verici ile hareket eden başka bir gözlemci iken " gözlemci " tarafından görülen bir kırmızıya kayma neden olabilir nasıl ortaya çıkması olur de alıcıdan (belki yanlışlıkla) gönderilen bir ışık kırmızıya kaymaya başlar.
Bu kavram "enine" karşılıklı olmadığını anlamak için gereklidir. Her katılımcı kişinin dinlenme çerçevesinin cinsinden ölçülen hafif enine onları ulaştığında diğer kişinin dinlenme çerçevede ölçülen diğer sonra ışık yayılan olduğunu anlar . Buna ek olarak, her bir katılımcı azaltılmış olarak diğer frekans ölçer (" zaman genişlemesi ") . Bu etkiler, böylece görelilik prensibini uyarak, gözlemler tamamen karşılıklı olur .
Görelilik teorisi'nde, zaman genişlemesi birbirlerine ya da farklı yerçekimli kitleler, yer göreli hareket ya da gözlemciler olarak ölçülen olaylar arasında geçen zaman gerçek bir farktır. İkinci bir gözlemcinin kendi eşit doğru saati ile karşılaştırıldığında, istirahatteki bir gözlemciye göre doğru bir saat farklı bir oranda ölçülebilir. Bu etki ne saatlerin teknik yönden ne de sinyalleri yaymak için zamana ihtiyacımız olduğu gerçeğinden, fakat uzay-zamanın kendi doğasından doğar. Bazen büyük bilimsel bulgulara, o buluşun anlamını saptıracak talihsiz adlar verilir. “Görelilik” de bunlardan biridir. “Her şey görelidir” deyince, Einstein’in büyük hayali çoğunlukla yanlış anlaşılıyor. Sanki ortada “doğru” bir şey yok, herkes kendi bakış açısını “doğru” imiş gibi ortaya sürmekte özgürdür gibisine yanlış bir izlenim doğuyor. Oysa Einstein, bunun tam tersini yaptı. O fizik kurallarının evrenselliğini, bakış açısına göre değişmezliğini gösterdi. Önceki bölümde anlatıldığı gibi, görelilik kavramının doğuşu Einstein’dan çok öncedir. En azından Galilei’ye kadar geriye götürebiliriz. Newton, görelilik kavramını bilinçle kullanmış ve hareket yasalarını mutlak uzay ve mutlak zamana göre ifade etmiştir. Einstein’in özel görelilik kuramının Galilei ve Newton göreliliğinden farkı, uzayın ve zamanın mutlak olamayacağını söylemesidir. Matematiksel açıdan bakınca, Galilei dönüşümleri yerine Lorentz dönüşümünü kullanması ve çıkan sonuca yepyeni bir fiziksel yorum getirmesidir. Tabii, şimdi basitçe ifade ettiğimiz bu iş, o gün için hayal edilmesi zordu ve Einstein’in bu büyük hayali 20. yüzyıl başlarında fiziğe bakışımızı bütünüyle değiştiren büyük bir bilimsel bulgudur. Konuya girmeden önce, kısaca söylemek gerekirse, Özel Görelilik kuramı, fizik yasalarının eylemsiz konuşlanma sistemlerinde aynı olduğunu söyler. Sonuç çıkmamasını bu gün doğal karşılıyoruz, çünkü mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlarına dayalı çözüm getirilemezdi. Başka bir deyişle, ortaya çıkan sorunların Newton Mekaniği ile çözülebilmesi olanaksızdı.
Çözüm yönünde ilk doğru adımı Lorentz attı. İkinci önemli adım ise, zamanın ünlü matematikçisi Poincare’den geldi. Bu ikisi, birbirlerinden bağımsız olarak, Görelilik Kuramı için gerekli bütün matematiksel araçları ortaya koymuşlardı. Ama onlar ortaya koydukları matematiksel formüllere fiziksel anlam veremediler.
Onları yorumlayıp, evrene bakışımızı değiştiren kuramı ortaya atan Albert Einstein oldu. 1905 yılında Özel Görelilik kuramını ortaya koydu. Bu kuramda Einstein, fizik yasalarının bütün eylemsiz sistemlerde aynı olduğunu gösterdi. Ama bu önemli sonuç onun için yeterli değildi. Fizik yasaları evrensel ise, eylemsiz sistemlerde olduğu gibi, eylemli sistemlerde de aynı olmalıydı. Bunun için gravitasyonu yaratan nedeni bulması gerekiyordu. Bunu bulması tam 10 yılını aldı. 1915 yılında da Genel Görelilik kuramını ortaya koydu. Bu iş, 1800 yıllık Aristo evren modelini 1543 yılında Copernicus’un yıkışından çok daha görkemli oldu.
Lorentz Dönüşümü'nden sezinlenebileceği gibi, t=t' gibi basit bir bağıntı olmayacağına göre zaman göreli bir kavram halini almaktadır. Gerçekte bunun anlamı eşanlılık kavramının hangi eylemsiz konuşlanma sistemi içinde olduğumuza bağlı olduğudur. Bu durum, ışık hızının hangi eylemsiz konuşlanma sistemi içinde olduğumuza bağlı olmadığından çıkar.
Hareket halindeki bir tren vagonunun tam ortasında bir lamba olsun. Lamba yandığında ışık huzmesi hem trenin gidiş yönüne hem onun ters yönüne c=3×108m/sn hızıyla yayılacaktır.
Vagonun içindeki bir gözlemci, ışığın vagonun önüne ve arkasına aynı anda (eşanlı) ulaştığını görecektir.
Öte yandan, tren dışındaki bir gözlemci için durum farklıdır. Işığın hızı, gözlemcinin içinde bulunduğu eylemsiz sisteme bağlı olmaksızın, her gözlemciye göre aynıdır ve vagonun her iki yönüne doğru c hızıyla gider. Vagonun arkası kendisine doğru gelen ışığa yaklaşırken, vagonun önü kendisine doğru gelen ışıktan uzaklaşmaktadır. Dolayısıyla, ışık vagonun arkasına daha çabuk, vagonun önüne daha geç ulaşacaktır. Demek ki, bu iki olay, yerdeki gözlemci için eşanlı değildir.
Görüldüğü gibi, tren içindeki gözlemciye eşanlı görünen iki olay tren dışındaki gözlemciye farklı zamanlarda olan iki olay olarak görünmektedir.
Oyunu biraz daha eğlenceli kılmak için, trenden daha hızlı giden bir yarış arabası içindeki gözlemcinin olayları nasıl göreceğine bakalım.
Gene, ışığın hızının, gözlemcinin içinde bulunduğu eylemsiz sisteme bağlı olmaksızın, her gözlemciye göre aynı olduğunu ve vagonun her iki yönüne doğru c hızıyla gittiğini anımsayalım. Yarış arabası trenden daha hızlı olduğu için, arabadaki gözlemciye göre tren ters yönde gitmektedir. Dolayısıyla, vagonun önü kendisine doğru gelen ışığa yaklaşırken, vagonun arkası kendisine doğru gelen ışıktan uzaklaşmaktadır. Dolayısıyla, ışık vagonun arkasına daha geç, vagonun önüne daha erken ulaşacaktır. Demek ki, bu iki olay, arabadaki gözlemci için eşzamanlı değildir.
Relativistik Işıma doppler ışıması ya da doppler artması olarak da bilinir. Maddenin ışık hızına yakın bir hızda yayılan parlaklığını açıklayan bir işlemdir. Astronomi kaynaklarında, katılımlarla büyüyen sıkışık madde kökeninden gelen Relativistik jet plazmalarında Relativistik ışınma zıt yönlü meydana gelir. Katılımlarla büyüyen sıkışık madde ve Relativistik jetler sırayla gözlemlenmiş olan olayları açıklamayı hatırlatıyor. X ışını ikilisi, gama ışın patlaması ve etkin çekirdekli galaksi.(Kuasar katılımlarla büyüyen maddeyle ilişkilendirilebilir ama sadece etkin çekirdekli galaksinin bir çeşidi olarak düşünülürse.) Işıma, herhangi bir şeyin parlaklığını etkiler. Mesela deniz feneri ışık kaynağının görünümünü etkiler. Işık kaynağı gemiye görünmez ya da sönük gelir eğer ışık kaynağı gemiye doğru ışımıyorsa ki o zaman çok parlak bir ışık olarak gemiden gözükür. Bu deniz feneri etkisi, Relativistik ışımada hareket yönünün ne kadar önemli olduğunu örnekler(gözlemciye göre). Eğer elektromanyetik radyasyon yayan az miktarda gaz gözlemciye doğru hareket ediyorsa durgun halinden daha parlak gelecektir. Eğer gaz gözlemciye doğru hareket etmiyorsa durgun halinden daha sönük gelecektir. Bu deniz feneri etkisinin önemi jetler tarafından tespit edilmiştir. M87 adlı galaksideki ikiz jetlerden biri dünyaya doğru diğeri ise ona zıt yönde giderken ışımanın nasıl görünümlerini etkilediğini gösterir. M87 nin dünyaya doğru hareket eden jeti teleskopla rahatça görülebilir ve ışıma yüzünden çok daha parlaktır. M87 deki diğer jet ise ışıma nedeniyle görünmeyecek kadar sönüktür.[1] 3C31 M87 den daha farklıdır çünkü her iki jet de görüş açımıza neredeyse 90 derece açıdadır ve bu nedenle aynı yoğunlukta ışınlamaya maruz kalır. M87 dekinin aksine, 3C31 deki her iki jet de gözükür. Relativistik olarak hareket eden cisimler birçok fiziksel nedenden dolayı ışıma yapar. Işığın sapması, cismin hareket yönü boyunca çok sayıda fotonun yayılmasına neden olur. Doppler etkisi fotonların enerjisini değiştirir . Son olarak, cisim tarafından yayılan fotonların hareketi boyunca ölçülen zaman aralığı ile dünyada gözlemci tarafından ölçülen zaman farklıdır. Bunun nedeni ise, zaman genişlemesi ve fotonun geliş zamanı etkisinden dolayıdır. Tüm bu etkiler, Relativistik doppler etkisini tanımlayan denklemler tarafından belirtilen hareket eden cismin parlaklığını gösterir.(ki bu da neden doppler ışıması olarak da bilindiğini açıklar)
Işıktan Daha Hızlı Hareket
Eğer öncelik, eşanlılık ve sonralık kavramları gözlemciye göre değişiyorsa, bir olayın başka bir olayı yarattığı nedensellik (casuality) kavramını nasıl açıklayacağımızı ciddi olarak düşünmeliyiz.
Bunu biraz açıklamakta yarar vardır. Eğer bir A olayı başka bir B olayının olmasının nedeni ise, A olayı B olayından önce olmalıdır. Ama, bir gözlemci A olayının B olayından önce olduğunu, başka bir gözlemci ise A olayının B olayından sonra olduğunu gözlüyorsa, nedensellik konusunda bir uyuşmazlık ortaya çıkacaktır.
Sabit frekanslı ses üreten bir kaynaktan yayılan sesin, yayılması sırasında frekans değerinde bir değişiklik olmaz. Ancak ses kaynağı ya da ses algılayıcısı hareketli ise bu durum değişir. Ses kaynağının hareketli olması durumunda ya da sesi duyan kişinin hareketli olması durumunda sesin frekansı, kaynaktan çıkan frekanstan farklı olarak algılanır. Bu duruma seste doppler etkisi denir. Doppler olayında değişen dalga boyudur. Ancak dalga boyu ile frekans ters orantılı olduğundan, gözlemci dalga kaynağının frekansını da değişmiş gibi algılar. Doppler olayı hareketli kaynağın hızının ses hızından yavaş olduğu durumlarda gözlenir. Kaynak hareket etmiyorsa dalgalar kaynak etrafında simetriktir. Frekansı fK olan bir kaynak, özellikleri değişmeyen bir ortamda λ dalga boylu v hızıyla hareket eden dalgalar yayıyorsa;
Deneysel doğrulama
Uygulamada, enine etkisi deneysel doğrulama genellikle bakarak içerir boyuna yaklaşımı ve durgunluk için frekans veya hareket nedeniyle dalga boyu değişiklikler : Birlikte bu iki oranları karşılaştırarak klasik " ilişkilerini ekarte edebilir teori, bu tahminlerin daha " kızıl " ve gerçek ilişkiler olduğunu kanıtlamak " . Enine Doppler kayması özgü astrofizik nesne [ [ SS 433 ] ] yorumlanmasına merkezidir.
İlk uzunlamasına deneyler (1938) 'de [ [ Herbert E. Ives ] ] ve Stilwell tarafından yapılmıştır ve diğer birçok uzunlamasına testler çok daha yüksek hassasiyetle beri yapılmıştır. Ayrıca doğrudan enine deney aslında ' nesneye 90 derece ' amaçlayan ' bir dedektör için kırmızıya kayma efekti doğruladı.
Rastgele bir yönde hareket
Eğer gözlemcinin referans noktasına göre bir kaynaktan çıkan hız ile uzaklaşmaktaysa ve açısı frekans değişiklikleri (ışık yayıldığı zaman) gözlemciye gelen kaynağın yönüne göre;
- (1)
Belirli bir durumda ve enine Doppler etkisi elde edilebilir:
Ya da ışığın sonlu bir hızı nedeniyle foton varsayarsak, ışık ışını için gelen açı olarak gözlemci tarafından algılanan , farklı bir açıyla salınan kaynağının referans noktası içinde olduğu zaman . ve [ [ göreli sapma formülü ] ] ile birbirlerine bağlıdır:
Bu yüzden denklem 1 olarak yazılabilir.
- (2)
Örneğin, bir foton damlatıcının referans çerçevesinde dik açılı olarak çıkan () görülecektir gözlemci tarafından maviye – kaymış bir şekilde :
Relativistik olmayan sınırda, her iki Formüllerle de (1) ve (2) elde edilir.
Yoğunluk üzerinde Doppler Etkisi
Doppler etkisi de algılanan kaynak yoğunluğunu değiştirir : bu frekans küp bölü kaynak gücü Lorentz değişmez olduğu gerçeği ile kısaca ifade edilebilir (Burada, " kaynak gücü " spektral yoğunluk de ' frekansı ', yani birim katı açı başına ve birim frekansı başına iktidara eder, hertz başına steradian başına watt cinsinden ifade ; ' dalga boyu ' ' spektral yoğunluğu, küp) beşinci güç tarafından değiştirilmesi gerekir. Bu da toplam radyant yoğunluğu (tüm frekansları üzerinden toplanmasıyla) frekans Doppler faktörünün dördüncü güç ile çarpılır anlamına gelmektedir.
Bunun bir sonucu olarak, frekans orantılı bir spektral yoğunluğuna sahip olarak açıklanmaktadır (T burada kaynak sıcaklığı ve biz ' bir siyah cisim spektrumu hala) keyfi yönü ile bir Doppler kayması (keflfe bir siyah cisim spektrumu ' ' sonucuna çizebilirsiniz) frekans v frekansıyla aynı Doppler faktörü ile çarpılan bir sıcaklıkta .
Hızlandırılmış hareket
Kaynak ve alıcı hareketleri rastgele Eylemsiz incelendiğinde Genel hızlandırılmış hareketi için ya da, kaynak ve vericisinin hareket arasındaki fark dikkate alınmalıdır.
Eylemsiz gözlenen Doppler kayması :
- emisyon zamanda kaynak hızı
- zamanda alıcı hızıdır
- Işık hızı vektörü
- Kaynak hız ve emisyon sırasında ışık hızı arasındaki açı
- Alıcı hız ve yansıması sırasında ışık hızı arasındaki açı
paralelse , daha sonra olur, alıcı tarafından ölçülen frekans kaynağında yayılan frekans göreli artış meydana gelir . Benzer şekilde, eğer anti-paralelse , olur, alıcı tarafından ölçülen frekans kaynaktan çıkan frekansa göre azalış meydana gelir .
Bu alıcı ve kaynak Lorentz çarpanlarının oranı ile çarpılması klasik Doppler etkisi olduğunu söyler.
Kırılma olasılığına karşı, emisyonda ışığın yönü aynı genellikle yansımada onun yönüyle aynı değildir . Kırılma meydana geldiğinde, ışığın yolunu genellikle emisyon ve yansıma noktaları arasındaki düz mesafeden sapar. Doppler etkisi emisyonda ışığın yönüne doğru yayar ve hız paralel bileşenine bağlıdır ve emilimde de ışığın yönünde alıcının hız paralel bileşeni vardır. Ve bu da özel görelilik ile çelişmez.
Enine Doppler etkisi, kaynak ve alıcı eşit ve zıt hızlara sahip bir referans çerçevesinden analiz edilebilir . Böyle bir çerçevede Lorentz faktörler oranı her zaman 1 olduğu ve tüm Doppler kaymaları kökenli klasik olduğu görülmektedir. Genel olarak, gözlemlenen bir frekans kayması değişmez, ancak zaman genişlemesi ve Doppler etkisi göreceli katkıları çerçevesine bağlıdır.
Notlar
- ^ maksimum hızı hakkında daha fazla tartışma için Makalesine bakın [ [ ] yerçekimi Hız ] fiziksel fenomenlerin etkileşim.
Bibliyografya
- Einstein, Albert (1905). "Zur Elektrodynamik bewegter Körper". Annalen der Physik (Almanca). 322 (10). ss. 891-921. Bibcode:1905AnP...322..891E. doi:10.1002/andp.19053221004. English translation: ‘On the Electrodynamics of Moving Bodies’25 Nisan 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- A. Einstein (1907), "Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips", Annalen der Physik SER.4, no.23
- J. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd ed. (Wiley, New York, 1999).
- Feynman, Richard P.; ; (Şubat 1977). The Feynman Lectures on Physics: Volume 1. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley. ss. 34-7 f. ISBN . LCCN 2010938208.
Dış bağlantılar
- M Moriconi, 2006, Special theory of relativity through the Doppler effect
- Warp Special Relativity Simulator12 Aralık 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde . Computer program demonstrating the relativistic Doppler effect.
- The Doppler Effect 3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde . at MathPages
Kaynakça
- ^ Landau, L.D.; (2005). The Classical Theory of Fields. Course of Theoretical Physics: Volume 2. Trans. Morton Hamermesh (Fourth revised English bas.). Elsevier Butterworth-Heinemann. ss. 1-3. ISBN .
- ^ Ives, H. E.; Stilwell, G. R. (1938). "An experimental study of the rate of a moving atomic clock". Journal of the Optical Society of America. 28 (7). s. 215. Bibcode:1938JOSA...28..215I. doi:10.1364/JOSA.28.000215.
- ^ Hasselkamp, D.; E. Mondry; A. Scharmann (1 Haziran 1979). "Direct observation of the transversal Doppler-shift". Zeitschrift für Physik A. 289 (2). ss. 151-155. Bibcode:1979ZPhyA.289..151H. doi:10.1007/BF01435932.
- ^ Johnson, Montgomery H.; Teller, Edward (Şubat 1982). "Intensity changes in the Doppler effect". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 79 (4). s. 1340. Bibcode:1982PNAS...79.1340J. doi:10.1073/pnas.79.4.1340. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 6 Ocak 2016.
- ^ Kevin S Brown. "Doppler Shift for Sound and Light". Mathpages. ss. 121-129. 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 6 Ağustos 2015.
- ^ Chao, Mayer (1971). (PDF). 3 Mart 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ağustos 2015.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Relativistik Doppler Etkisi ya da Goreli Doppler etkisi veya Doppler Olayi adini unlu bilim insani ve matematikci Christian Andreas Doppler dan almakta olup kisaca dalga ozelligi gosteren herhangi bir fiziksel varligin frekans dalga boyu Dalga boyu bir dalga goruntusunun tekrarlanan birimleri arasindaki mesafedir Yaygin olarak Yunanca lamda l harfi ile gosterilmektedir hareketli yakinlasan veya uzaklasan bir gozlemci tarafindan farkli zaman ve veya konumlarda farkli algilanmasi olayidir Bu da goreli oldugunu belirtir Herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek icin fiziksel bir dalga ortami na ihtiyac duyan dalgalar ornegin ses dalgalari veya su dalgalari icin Doppler Etkisi hesaplamalari yapilirken dalga kaynagi ve gozlemcinin birbirine gore konum yon ve hizlarinin yaninda dalganin icinde veya uzerinde hareket ettigi dalga ortaminin da fiziksel yapisi yogunluk hacim iletkenlik katsayisi kimyasal ozellikleri vb dikkate alinmak zorundadir Eger soz konusu dalga herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek icin fiziksel bir dalga ortamina ihtiyac duymuyor ise ornegin isik radyo dalgalari veya radyasyon Doppler Etkisi hesaplamalarinda sadece dalga kaynaginin ve gozlemcinin birbirine gore birim zamandaki konumlarinin degerlendirilmesi yeterlidir Goreli doppler olayi degisikligi oldugu frekansa ve dalga boyu arasinda isik kaynaginin goreceli hareketine goredir ve klasik olarak gozlemci tarafindan aciklanan hesap etkileri icine cekerken ozel gorelilik kuraminin nedeniyle goreli Doppler etkisi diye adlandirilir Goreli Doppler etkisi relativistik olmayan farkli Doppler etkisi denklemleri dahil olarak zaman genislemesi etkisini ozel gorelilik ve referans noktasi olarak yayilma ortami dahil degildir Lorentz simetri gozlenen frekanslar icin toplam farki anlatir Sekil 1 Hiz 0 7c sag gozlemcilere gore hareket isik dalgalarinin kaynagi Frekans soldaki gozlemciler icin sagdaki gozlemcilere yuksek ve soldaki gozlemciler icin dusuk GoruntulemeSekil 2 isik sapmasinin gosterilisi ve relativistik doppler etkisi Sekil 2 de mavi nokta gozlemciyi temsil eder ve ok cevresine gozlemcinin hiz vektoru akrabasi temsil eder Gozlemci sabit oldugunda x y izgara sari gorunur ve y ekseni siyah dikey cizgi olarak gorunur Saga Gozlemcinin hizi arttirmak renk ve isik sapmalari izgara bozan kaydirir Gozlemci sag izgara uzerinde one baktiginda puan yesil mavi mor ve goruntulenir ve izgara cizgileri uzaklastirin gorunur Gozlemci izgara uzerinde sol geriye gorunuyorsa o zaman noktalari gorunur kirmizi kirmiziya kayma ve cizgiler birbirine yaklastirin gorunur Izgara degismedi ancak gozlemci icin gorunumu vardir Sekil 3 Gri elips gozlemci mavi nokta sabit bir hiz nispetle relativistik hareket eden bir kure Bizim bakis acimizla onu basik seklinde goruruz cunku Lorentz daralmasi vardir Renkli elips gozlemci tarafindan goruldugu gibi kure oldugunu belirtir Arka plan egrileri kati cisim olan bir kureye baglidir xy koordinatlarinda bir kilavuzu temsil eder sadece zaman icinde bir anda gosterilir Diyagram 3 izgara bozulma gozlemci veya uzakta dogru hareket eden bir nesne icin ayni temel Lorentz daralmasini ayri bir goreli optik etkisi oldugunu gostermektedir Bu maddenin iceriginin Turkcelestirilmesi veya Turkce dilbilgisi ve kurallari dogrultusunda duzeltilmesi gerekmektedir Bu maddedeki yazim ve noktalama yanlislari ya da anlatim bozukluklari giderilmelidir Yabanci sozcukler yerine Turkce karsiliklarinin kullanilmasi karakter hatalarinin duzeltilmesi dilbilgisi hatalarinin duzeltilmesi vs Duzenleme yapildiktan sonra bu sablon kaldirilmalidir Doppler Etkisi konusunda bilinmesi gereken en onemli husus her ne kadar gozlemci dalga frekansinin kendi hareketi ya da dalga kaynaginin hareketi yuzunden degistigini gorse de aslinda frekansin sabit kaldigi gercegidir Tam olarak ne oldugunu daha iyi anlamak icin soyle bir ornek uzerinde dusunelim Siz yerinizde ve hareketsizsiniz Bir arkadasiniz sizden 10 metre uzakta duruyor ve size her saniyede bir elindeki tenis toplarindan birini firlatiyor Burada arkadasinizin toplari her seferinde ayni dogru boyunca ve ayni hizda attigini varsayalim Eger arkadasiniz da hareketsiz ise her saniyede bir 10 metre yol kateden tenis toplarindan biri size ulasacaktir Simdi arkadasinizin yine her sahinyede bir top firlattigini yani aslinda top firlatma frekansi degismiyor ancak bu sefer size dogru yurumeye basladigini ongorelim Bu durumda size ulasan iki top arasindaki sure 1 saniyeden daha kisa olacaktir cunku toplar her seferinde 10 metre 9 metre 8 metre seklinde daha az mesafe katettikten sonra size ulasacaktir Elbette ayni etkinin zitti arkadasiniz sizden uzaklasirken de gecerli olacaktir Bir baska degisle toplar arkadasinizin elinden her zaman saniyede bir ciktigi halde sizin ya da arkadasinizin hareketi yuzunden size azalan ya da artan zamanlarda ulasacaktir Bu da dogal olarak arkadasinizin size topu farkli zamanlarda firlattigini dusunmenize sebep olur Yani aslinda Doppler Etkisi nde etkilenen asil fiziksel degisken dalga boyu dur Elbette dalga boyu ile frekans ters orantili oldugundan gozlemciye gore dalga kaynaginin frekansi da degisiyor gibi gorunur KarsilastirmaGoreli Doppler etkisini anlamak icin Doppler etkisi zaman genisleme ve isik ve sapmalari anlamayi gerektirir Doppler etkisi basit bir benzetme olarak yakalambac oynayan iki kisi dusunun Hala ayakta olan bir alici saniyede bir metre de Hz 1 amp nbsp sabit bir surahi her saniye bir top firlattigini dusunun Hz 1 amp nbsp sabit tutucu saniyede bir top alacaksiniz Sonra alici saniyede 0 5 metre uzakta surahi yuruyor ve bir topu yakalar her 2 saniyede 0 5 amp nbsp Hz Son olarak alici uc toplari her iki saniyede Hz 1 5 amp nbsp saniyede 0 5 metre surahi dogru yurur ve yakalar Atici dogru veya uzak tutucu tasindi ayni dogru olurdu Benzetme goreli Doppler etkisi yayicisi olarak isigin frekansini degistirir veya gozlemci dogru veya uzakta baska hareket eder Sapma etkisini anlamak icin yine ters yonde hareket eden iki paralel konveyor bantlar kaldirimlar hareketli mandali oynayan iki kisi dusunun Surahi hizi ve kemerler aralik ve nerede alici oldugunu bagli olarak farkli amaclamalidir Yakalayici surahi gelen toplari farkli bir aciyla attiklari gorulur Topun hizina surahi alici hatti ve goreli hiz vektoru ve 2 surahi alici hizi goreceli arasinda 1 anlik aci Bu aci degisiklikleri baglidir Benzetme isigin sapmasina baglidir 1 yayici gozlemci hatti ve goreli hiz vektoru ve 2 isik hizina yayici gozlemci hizi goreceli arasindaki anlik aci Gorus hatti boyunca hareketGozlemci ve kaynak goreli bir hiz ile birbirinden uzak hareket ediyor varsayalim v displaystyle v v displaystyle v negatif ise gozlemci ve kaynak birbirlerini hareket halinde gorurler Referans cercevesi sorunu goz onune alindiginda kaynaklardan cikan bir on dalga gozlemciye ulasir varsayalim Bir sonraki dalga gozlemciden bir mesafe daha sonra meydana gelir l c fs displaystyle lambda c f s l displaystyle lambda dalga boyu fs displaystyle f s Kaynaktan yayilan dalga ve c displaystyle c isik hizi Wavefront hizi ile hareket c displaystyle c ama ayni zamanda gozlemci hiziyla uzaklasiyor v displaystyle v so l vt ct displaystyle lambda vt ct Bu bize bunu verir t lc v c c v fs 1 1 b fs displaystyle t frac lambda c v frac c c v f s frac 1 1 beta f s b v c displaystyle beta v c is beta velocity isik hizi acisindan gozlemcinin hizi Goreli zaman genislemesi nedeniyle gozlemciye gore bu zaman su sekilde olculecektir to tg displaystyle t o frac t gamma g 11 b2 displaystyle gamma frac 1 sqrt 1 beta 2 Lorentz carpanidir Ve buna karsilik gozlenen frekans da fo 1to g 1 b fs 1 b1 bfs displaystyle f o frac 1 t o gamma 1 beta f s sqrt frac 1 beta 1 beta f s Oransal olarak fsfo 1 b1 b displaystyle frac f s f o sqrt frac 1 beta 1 beta gozlemci kaynak goreli oldugunda Doppler carpanidenir Bu terminoloji konusu ozellikle yaygindir lols fsfo 1 b1 b displaystyle frac lambda o lambda s frac f s f o sqrt frac 1 beta 1 beta Ve elde edilen kirmiziya kayma z lo lsls fs fofo displaystyle z frac lambda o lambda s lambda s frac f s f o f o seklinde de yazilabilir z 1 b1 b 1 displaystyle z sqrt frac 1 beta 1 beta 1 Relativistik olmayan limitte kirmiziya kayma yani v c displaystyle v ll c oldugunda bu kirmiziya kayma yaklasik olarak elde edilir z b vc displaystyle z simeq beta frac v c Klasik Doppler etkisine gore boyle kabul gormektedir Eylemsizlik icinde olan gozlemciler icin sistematik turevini alma Lorentz denklemleri Lorentz donusumu kendilerini relativistik olmayan dalgalar icin bir goreli Doppler kaymasi denklemini turetmek icin acikca kullanilabilir ve daha iyi gostermek amaciyla daha sistematik bir turevi tekrar etmek gerekir Iki tane eylemsiz referans sistemi oldugunda S displaystyle S ve S displaystyle S prime eksenler su sekilde insa edilir S displaystyle S ve S displaystyle S prime rastlantisal olarak t t 0 displaystyle t t prime 0 where t displaystyle t zamani olculdugu uzere S displaystyle S ve t displaystyle t prime zamani olculdugu uzere S displaystyle S prime S displaystyle S prime harekete bagil olarak S displaystyle S sabit hizla v displaystyle v genelligi kaybetmeden Bu hareket sadece X ekseni boyunca yonlendirilmesi alacaktir Boylece Lorentz donusumu denklemleri seklinde olacaktir Buradaki kurulan sistem en sik kullanilan fizik kitaplarinda kullanilan standart birimdir e g Landau and Lifshitz The Classical Theory of Fields Course of Theoretical Physics Volume 2 S displaystyle S prime referans cevresi v displaystyle v hiziyla hareket eden S displaystyle S ye bagli olarak pozitif x ekseni boyunca referrans cevresi ve bu referans cevresi the reference frames tamamen t t 0 displaystyle t t prime 0 oldugunda gerceklesir x displaystyle x displaystyle g x bct displaystyle gamma x prime beta ct prime y displaystyle y displaystyle y displaystyle y prime z displaystyle z displaystyle z displaystyle z prime ct displaystyle ct displaystyle g ct bx displaystyle gamma ct prime beta x prime dxdt displaystyle frac dx dt displaystyle dx dt v1 vc2dx dt displaystyle frac frac dx prime dt prime v 1 frac v c 2 frac dx prime dt prime bakiniz b v c displaystyle beta v c ve g 1 b2 1 2 displaystyle gamma 1 beta 2 1 2 ve c displaystyle c isik hizidir Turev gozlemcinin S displaystyle S prime yi onemsiz gibi gozukse de ne sekilde gordugu ile baslar ve gorur Bir sinyal kaynagini orijinde duragan konumlandirilmis hayal edebiliriz O displaystyle O prime orijindir ve S displaystyle S prime de sistemdir Biz ilk zaman ilk etkiyi uretmek icin bu sinyal kaynagini alacagiz t1 0 displaystyle t 1 prime 0 bu olay 1 olsun ve ikinci etki de t2 1 f displaystyle t 2 prime 1 f prime bu da olay 2 olsun f displaystyle f prime gozlemci olarak sinyal kaynaginin frekansi S displaystyle S prime su sekilde gorunur Biz o zaman sadece gozlemci olarak zaman ve nerede oldugunu gormek icin Lorentz donusumu denklemlerini kullaniriz S displaystyle S su sekilde gorunur ve su iki olay gerceklesir Observer in S displaystyle S prime Observer in S displaystyle S Event 1 x1 0 displaystyle x 1 prime 0 t1 0 displaystyle t 1 prime 0 x1 0 displaystyle x 1 0 t1 0 displaystyle t 1 0 Event 2 x2 0 displaystyle x 2 prime 0 t2 1f displaystyle t 2 prime frac 1 f prime x2 gvf displaystyle x 2 gamma frac v f prime t2 g1f displaystyle t 2 gamma frac 1 f prime Etkiler arasinda olculen period S displaystyle S gozlemcisi tarafindan yapilir ama t2 t1 displaystyle t 2 t 1 de olay 2 meydana gelir Olay 1 icin uzayda farkli bir noktada goruldugu gibi S displaystyle S gozlemcisi tarafindan gozlenir yani x2 x1 displaystyle x 2 neq x 1 oldugu durumda seyahat etmek icin x2 displaystyle x 2 den x1 displaystyle x 1 e seklinde etkinin zamana gore faktorunu almaliyiz Bu Doppler etkisini nihai nedenidir ve ayrica klasik yontemde de mevcuttur Bu komplikasyonun dogada relativistik olmadigini hatirlamak gerekir Bu gecis suresi x2 x1 displaystyle x 2 x 1 farkina esittir ve etkinin hizi ile bolunen S displaystyle S gozlemcisi bunu gorur Eger etki bir hizla hareket ederse S displaystyle S prime de u displaystyle u prime olur negatiftir cunku negatif x ekseni yonunde hareket eder S displaystyle S orijindeki gozlemcidir O displaystyle O daha sonra etkinin hizi gozlemci a ya dogru olur t O displaystyle O S displaystyle S seklinde gorur u u v1 u vc2 displaystyle u frac u prime v 1 u prime frac v c 2 Yukarida hizlar icin Lorentz denklemleri kullanilmistir Boylece etkiler arasi periyot suresi S displaystyle S gozlemcisi icin su sekilde olculur t displaystyle tau t2 t1 gvf u v1 vu c2 1 displaystyle t 2 t 1 left gamma frac v f prime right left frac u prime v 1 vu prime c 2 right 1 gf gf vu v 1 vu c2 displaystyle frac gamma f prime frac gamma f prime frac v u prime v left 1 vu prime c 2 right t displaystyle tau ile 1 f displaystyle 1 f ve sabit sikligi acisindan herhangi hareketli bir dalga bize goreli Doppler kaymasini verir istenilen sonucu almak icin sadelestirmesi yapilir f displaystyle f prime f g 1 vu f displaystyle f gamma left 1 frac v u prime right f prime Eger bu formulu uygularsak v c displaystyle v ll c or c displaystyle c rightarrow infty esitlikte g 1 displaystyle gamma rightarrow 1 relativistik etkiler ihmal edilebilir ve bu formul bize Doppler etkisinin formulunu verir f 1 vu f displaystyle f left 1 frac v u prime right f prime Elektromanyetik radyasyon icin u c displaystyle u prime c formulu su sekildedir f g 1 vc f g 1 b f f 1 b1 b displaystyle f gamma left 1 frac v c right f prime gamma left 1 beta right f prime f prime sqrt frac 1 beta 1 beta ya da dalga boyu acisindan l l 1 b1 b displaystyle lambda lambda prime sqrt frac 1 beta 1 beta l displaystyle lambda prime orijinde kaynaginin dalga boyu O displaystyle O prime orijindir ve S displaystyle S prime de bu orijin noktasindaki gozlemcidir Bu denklemlerde v ve dolayisiyla b yaklasirken kaynak gozlemciden uzaklastigi zaman pozitif sayilir ve kaynak gozlemciye yakinlastigi zaman negatif oldugunu belirtir Elektromanyetik radyasyon klasik mekanigin siniri icin c displaystyle c rightarrow infty ogreticidir Doppler etkisi formulu basit hale indirgenebilir f f displaystyle f f prime Bu deneyde acikca bir anlasmazlik olmasina ragmen bu klasik mekanik icin dogru sonuctur Klasik mekanik etkilesim maksimum hizi bakimindan dogrudur Elektrodinamik icin isik hizi sonsuz olmasi Dalga kaynagi onceki dalgalar gozlemci karsilasirsaniz zaman tasimak icin zaman vardir cunku klasik ya da goreli Doppler etkisi ortaya cikar Bu sonraki dalgalar daha uzaga yayilan veya yakin gozlemci icin kaynak hareket olmasa da baska turlu olurdu anlamina gelir Bunun etkisi gozlemci onlari karsilasir olarak dalga boyu germek ya da sikistirmak gerekmektedir Ancak dalgalar aninda seyahat ediyorsaniz dalgalar gec ya da erken onlar aninda gelmesi zaten beklendiginden daha gozlemci gelmesiyle birlikte kaynak yakin veya daha uzak olmasi hic fark etmez Boylece klasik mekanik gorecelik kuraminin dogru cevap verir ise deney tarafindan dogrulandigi gibi isik dalgalarinin hicbir Doppler etkisi olmamasi gerektigini ongorur Gorelilik ilkesinde Mutlak dinginlik hareketsizlik yoktur Butun hareketler ya da hareketsizlikler gozlenen bir baska nesneye gorelidir Bir cismin dingin halde mi yoksa duzgun dogrusal hareket mi yaptigi mekanik deneylerle ayirt edilemez Baska bir deyisle bir referans noktasina gore sabit duran bir gozlemci ile o referans noktasina gore duzgun dogrusal hareket eden baska bir gozlemci butun hareket yasalarini ayni algilarlar Gozlemcilerin hizlarina bagli olmaksizin fizik yasalari her eylemsiz sistemde aynidir Isik hizi sabittir ve gozlemcilerin birbirlerine gore hizlari ne olursa olsun isik hizi butun gozlemciler icin aynidir Enine Doppler etkisiIki mekansal boyutlari nispi hiz ile gozlemci ve vericisi hareket goreli Doppler etkisi V gosterilir ve cevreler disinda her bir dongu dalga cepheleri gibi Dalgalarini yaymak ve orta emitor icin sabit olan Sol Emiter en cercevede dalga frekansi vardir n dalga hizi ile yayilir s yayilma hizina esit buyuklukte gosterilmis yonunde olculur Gozlemci hizi ile hareket gorunecektir V Right Gozlemcinin cercevede verici hizi ile hareket gorunecektir V frekans n gozlemci yaklasma sirasinda dalga hizi da artar s Goreli tarafindan verilir Gokbilimde ozellikle evrenin genislemesi konularinda sikca duydugumuz bir terimdir Kirmiziya Kayma Peki nedir bu Bunu anlayabilmeniz icin once elektromanyetik spektrum tayf hakkinda bilgi sahibi olmaniz gerekir Doppler etkisi yalniz seste degil isik dalgalarinda da gorulur Bu etkinin en onemli sonuclarindan biri de astronomide kirmiziya kayma ya da maviye kayma olarak bilinen olgudur Renkli gormemizin nedeni gozumuzun degisik dalga boylarindaki yani frekanslardaki isiklara degisik tepki vermesidir Hareketli bir kaynaktan gelen sesin frekansi duran bir gozlemci icin nasil degisiyorsa yildizlardan gelen isigin dalga boyu da yildizin hareketine bagli olarak degisecektir Bu nedenle astronomlar Gunes Sistemi ne yaklasan ya da ondan uzaklasan yildizlarin ve gokadalarin hizini olcmek icin Doppler etkisinden yararlanirlar Tipki ses orneginde oldugu gibi yaklasan bir yildizin isigi duran bir yildizin isigindan daha yuksek frekansta baska bir deyisle daha kisa dalga boyunda gelecektir Gorunur isigin tayfinda en kisa dalga boylarinin yer aldigi ucta mavi bulundugundan soz konusu yildizin isigi gozumuze daha mavi gorunur Ote yandan uzaklasan bir yildizin isigi duran bir yildizin isigindan daha alcak frekansla yani daha uzun dalga boyuyla yeryuzune ulasir Gorunur isigin tayfinda en uzun dalga boylarinin yer aldigi ucta kirmizi bulundugundan uzaklasan yildizlar da daha kirmizi olarak gorunur Yildizlarin yapisindaki kimyasal elementlerin o yildizin tayfinda olusturdugu cizgiler normalde bulunmalari gereken yerden baska yere kaymis olduklari icin Doppler etkisinden ileri gelen bu olaya kirmiziya ya da maviye kayma denir Gercekten de bu cizgiler yaklasan yildizlarin isiginda tayfin mavi ucuna uzaklasan yildizlarda ise kirmizi ucuna dogru kaymistir Bu cizgiler normal konumlarinin ne kadar disina kaymissa o gokcismi de o kadar hizli yaklasiyor ya da uzaklasiyor demektir Kuvazar denen bazi gokcisimlerinde kirmiziya kayma o kadar buyuktur ki tayfin morotesi bolumunde bulunmasi gereken cizgiler gorunur isigin yesil bolumune kaymistir Bu da kuvazarlarin neredeyse isik hiziyla bizden uzaklastigini gosterir Isik fotonlardan meydana gelir Boslukta isik hizina ulasan bu fotonlar hem parcacik hem dalga ozelligi sergilerler Bu dalganin uzunluguna gore kendisini siniflandiririz Elektromanyetik Spektrum dedigimiz tablo ise bu siniflandirmayi icerir Siz bu yaziyi okurken bilgisayariniz ya da cep telefonunuz gorebildigimiz dalgaboyunun disinda isik yayarlar Elektromanyetik Spektrum gama isinlarindan radyo dalgalarina kadar bilinen tum elektromanyetik dalgalari iceren bir tablodur Gorunur isik tayfi bu spektrumun butunu icerisinde cok kucuk bir alani kapsar Gozlerimiz ile ortalama 380 740 nanometre arasi dalgaboyunu algilayabiliriz Simdi tekrar Kirmiziya Kayma konusuna donelim Bir gozlemci hareketli bir kaynaktan gelen frekans ve dalgaboyunu farkli algilar Buna Doppler Etkisi diyoruz Bir isik gozlemci ve isik kaynaginin hareketine bagli olarak cesitli dalgaboylarinda gozlenir Isik bize yaklasiyorsa isigin dalgaboyu kisalir bu maviye kaymadir Eger isik bizden uzaklasiyorsa dalga boyu uzar bu da kirmiziya kaymadir Doppler Etkisi ses dalgalari icin de gecerlidir Bunu soyle betimleyebiliriz Uzaktaki bir araba yakinimizda ki bir arabaya gore daha pes bir ses cikarir Yani gozunuze uzaktaki bir arabayi kestirin bu arabanin sesi bize yaklastikca tizlesecektir Kutlesel cekim alani isigin yalniz dogrultusunu degil dalga boyunu dolayisiyla frekansini da degistirir Kutlecekimi altinda cisme dogru gelen isik demetinin dalga boyu azalir frekansi artar isik mavi gorunur Kutlecekiminden uzaklasarak gelen bir isik demetinde ise dalga boyu artar frekans kuculur isik kirmizi gorunur Bircok galaksinin hizi olculdu ve Tayf cizgilerinin tayfin kirmizi ucuna dogru kaydiklari goruldu Kirmiziya kayma denen bu olay galaksilerin bizden uzaklastigini gosteriyordu Bilim adamlari daha uzak galaksilerin hizlarinin daha buyuk gozuktugunu buldular Kirmiziya kayma gozlenebilen en uzak galaksilerinki saniyede 60 bin kilometre ve daha buyuk hizlarda olmak uzere galaksilerin gercekten birbirinden uzaklasmakta oldugunu kanitladi Peki bunu astrofizikte nasil mi kullaniyoruz Bu astrofizikte bizim en onemli araclarimizdan birisidir Edwin Hubble bu yontemi kullanarak cok buyuk kesiflere imza atti Isik tayflarini inceleyerek evrenin duragan olmadigi gokadalarin birbirinden hizla uzaklastigini fark etti Bu evrenin genisledigi anlamina geliyordu Bugun hala bu yontemi kullanarak gokcisimlerinin bizden uzakliklarini uzaklasma hizlarini Gunes atmosferindeki gaz yukseltilerinin ve cift yildizlarin hizlarini olcebiliyoruz Vakti zamaninda Saturn un halkalarinin hizlarini olcmek icin bile kirmiziya kaymayi kullandik Nesneler hizlandirilmis degildir varsayarsak isik nesneler birlikte en yakin bir sure sonra alinacak oldugunda yayilan kirmiziya kayma miktari olculur 1g 1 v2 c2 displaystyle frac 1 gamma sqrt 1 v 2 c 2 Objeler birbirlerine yakin oldugu zaman isik alinirsa o zaman daha once bir sure cikisi olmustur Maviye kayma miktari olculur g 11 v2 c2 displaystyle gamma frac 1 sqrt 1 v 2 c 2 Iki duruma gore de hareketleri baglidir klasik teori icin bu iki durumda da icin ozel bir tahminde bulunmak mumkun degil Enine Doppler etkisi goreli Doppler etkisi bir sonucudur fo fsg 1 vcos 8oc displaystyle f o frac f s gamma left 1 frac v cos theta o c right Alicinin cercevesinde 80 emisyon de damlaticinin yonunde ve resepsiyonda isigin gozlenen yonu arasindaki aciyi temsil eder Ne durumda 80 p 2 Isik yakin yaklasim su anda yayilan ve bir enine kirmiziya kayma elde edildi fo fsg displaystyle f o frac f s gamma Enine Doppler etkisi ozel teorisinin ana tahminlerinden biridir Einstein 1907 yilinda soyledigi gibi Alinan frekans ayni faktorle azalir boylece ozel gorelilik gore hareket nesnenin yaydigi frekans Lorentz faktoru azalir Karsitlik Bazen soru enine Doppler etkisi verici ile hareket eden baska bir gozlemci iken gozlemci tarafindan gorulen bir kirmiziya kayma neden olabilir nasil ortaya cikmasi olur de alicidan belki yanlislikla gonderilen bir isik kirmiziya kaymaya baslar Bu kavram enine karsilikli olmadigini anlamak icin gereklidir Her katilimci kisinin dinlenme cercevesinin cinsinden olculen hafif enine onlari ulastiginda diger kisinin dinlenme cercevede olculen diger sonra isik yayilan oldugunu anlar Buna ek olarak her bir katilimci azaltilmis olarak diger frekans olcer zaman genislemesi Bu etkiler boylece gorelilik prensibini uyarak gozlemler tamamen karsilikli olur Gorelilik teorisi nde zaman genislemesi birbirlerine ya da farkli yercekimli kitleler yer goreli hareket ya da gozlemciler olarak olculen olaylar arasinda gecen zaman gercek bir farktir Ikinci bir gozlemcinin kendi esit dogru saati ile karsilastirildiginda istirahatteki bir gozlemciye gore dogru bir saat farkli bir oranda olculebilir Bu etki ne saatlerin teknik yonden ne de sinyalleri yaymak icin zamana ihtiyacimiz oldugu gerceginden fakat uzay zamanin kendi dogasindan dogar Bazen buyuk bilimsel bulgulara o bulusun anlamini saptiracak talihsiz adlar verilir Gorelilik de bunlardan biridir Her sey gorelidir deyince Einstein in buyuk hayali cogunlukla yanlis anlasiliyor Sanki ortada dogru bir sey yok herkes kendi bakis acisini dogru imis gibi ortaya surmekte ozgurdur gibisine yanlis bir izlenim doguyor Oysa Einstein bunun tam tersini yapti O fizik kurallarinin evrenselligini bakis acisina gore degismezligini gosterdi Onceki bolumde anlatildigi gibi gorelilik kavraminin dogusu Einstein dan cok oncedir En azindan Galilei ye kadar geriye goturebiliriz Newton gorelilik kavramini bilincle kullanmis ve hareket yasalarini mutlak uzay ve mutlak zamana gore ifade etmistir Einstein in ozel gorelilik kuraminin Galilei ve Newton goreliliginden farki uzayin ve zamanin mutlak olamayacagini soylemesidir Matematiksel acidan bakinca Galilei donusumleri yerine Lorentz donusumunu kullanmasi ve cikan sonuca yepyeni bir fiziksel yorum getirmesidir Tabii simdi basitce ifade ettigimiz bu is o gun icin hayal edilmesi zordu ve Einstein in bu buyuk hayali 20 yuzyil baslarinda fizige bakisimizi butunuyle degistiren buyuk bir bilimsel bulgudur Konuya girmeden once kisaca soylemek gerekirse Ozel Gorelilik kurami fizik yasalarinin eylemsiz konuslanma sistemlerinde ayni oldugunu soyler Sonuc cikmamasini bu gun dogal karsiliyoruz cunku mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlarina dayali cozum getirilemezdi Baska bir deyisle ortaya cikan sorunlarin Newton Mekanigi ile cozulebilmesi olanaksizdi Cozum yonunde ilk dogru adimi Lorentz atti Ikinci onemli adim ise zamanin unlu matematikcisi Poincare den geldi Bu ikisi birbirlerinden bagimsiz olarak Gorelilik Kurami icin gerekli butun matematiksel araclari ortaya koymuslardi Ama onlar ortaya koyduklari matematiksel formullere fiziksel anlam veremediler Onlari yorumlayip evrene bakisimizi degistiren kurami ortaya atan Albert Einstein oldu 1905 yilinda Ozel Gorelilik kuramini ortaya koydu Bu kuramda Einstein fizik yasalarinin butun eylemsiz sistemlerde ayni oldugunu gosterdi Ama bu onemli sonuc onun icin yeterli degildi Fizik yasalari evrensel ise eylemsiz sistemlerde oldugu gibi eylemli sistemlerde de ayni olmaliydi Bunun icin gravitasyonu yaratan nedeni bulmasi gerekiyordu Bunu bulmasi tam 10 yilini aldi 1915 yilinda da Genel Gorelilik kuramini ortaya koydu Bu is 1800 yillik Aristo evren modelini 1543 yilinda Copernicus un yikisindan cok daha gorkemli oldu Lorentz Donusumu nden sezinlenebilecegi gibi t t gibi basit bir baginti olmayacagina gore zaman goreli bir kavram halini almaktadir Gercekte bunun anlami esanlilik kavraminin hangi eylemsiz konuslanma sistemi icinde oldugumuza bagli oldugudur Bu durum isik hizinin hangi eylemsiz konuslanma sistemi icinde oldugumuza bagli olmadigindan cikar Hareket halindeki bir tren vagonunun tam ortasinda bir lamba olsun Lamba yandiginda isik huzmesi hem trenin gidis yonune hem onun ters yonune c 3 108m sn hiziyla yayilacaktir Vagonun icindeki bir gozlemci isigin vagonun onune ve arkasina ayni anda esanli ulastigini gorecektir Ote yandan tren disindaki bir gozlemci icin durum farklidir Isigin hizi gozlemcinin icinde bulundugu eylemsiz sisteme bagli olmaksizin her gozlemciye gore aynidir ve vagonun her iki yonune dogru c hiziyla gider Vagonun arkasi kendisine dogru gelen isiga yaklasirken vagonun onu kendisine dogru gelen isiktan uzaklasmaktadir Dolayisiyla isik vagonun arkasina daha cabuk vagonun onune daha gec ulasacaktir Demek ki bu iki olay yerdeki gozlemci icin esanli degildir Goruldugu gibi tren icindeki gozlemciye esanli gorunen iki olay tren disindaki gozlemciye farkli zamanlarda olan iki olay olarak gorunmektedir Oyunu biraz daha eglenceli kilmak icin trenden daha hizli giden bir yaris arabasi icindeki gozlemcinin olaylari nasil gorecegine bakalim Gene isigin hizinin gozlemcinin icinde bulundugu eylemsiz sisteme bagli olmaksizin her gozlemciye gore ayni oldugunu ve vagonun her iki yonune dogru c hiziyla gittigini animsayalim Yaris arabasi trenden daha hizli oldugu icin arabadaki gozlemciye gore tren ters yonde gitmektedir Dolayisiyla vagonun onu kendisine dogru gelen isiga yaklasirken vagonun arkasi kendisine dogru gelen isiktan uzaklasmaktadir Dolayisiyla isik vagonun arkasina daha gec vagonun onune daha erken ulasacaktir Demek ki bu iki olay arabadaki gozlemci icin eszamanli degildir Relativistik Isima doppler isimasi ya da doppler artmasi olarak da bilinir Maddenin isik hizina yakin bir hizda yayilan parlakligini aciklayan bir islemdir Astronomi kaynaklarinda katilimlarla buyuyen sikisik madde kokeninden gelen Relativistik jet plazmalarinda Relativistik isinma zit yonlu meydana gelir Katilimlarla buyuyen sikisik madde ve Relativistik jetler sirayla gozlemlenmis olan olaylari aciklamayi hatirlatiyor X isini ikilisi gama isin patlamasi ve etkin cekirdekli galaksi Kuasar katilimlarla buyuyen maddeyle iliskilendirilebilir ama sadece etkin cekirdekli galaksinin bir cesidi olarak dusunulurse Isima herhangi bir seyin parlakligini etkiler Mesela deniz feneri isik kaynaginin gorunumunu etkiler Isik kaynagi gemiye gorunmez ya da sonuk gelir eger isik kaynagi gemiye dogru isimiyorsa ki o zaman cok parlak bir isik olarak gemiden gozukur Bu deniz feneri etkisi Relativistik isimada hareket yonunun ne kadar onemli oldugunu ornekler gozlemciye gore Eger elektromanyetik radyasyon yayan az miktarda gaz gozlemciye dogru hareket ediyorsa durgun halinden daha parlak gelecektir Eger gaz gozlemciye dogru hareket etmiyorsa durgun halinden daha sonuk gelecektir Bu deniz feneri etkisinin onemi jetler tarafindan tespit edilmistir M87 adli galaksideki ikiz jetlerden biri dunyaya dogru digeri ise ona zit yonde giderken isimanin nasil gorunumlerini etkiledigini gosterir M87 nin dunyaya dogru hareket eden jeti teleskopla rahatca gorulebilir ve isima yuzunden cok daha parlaktir M87 deki diger jet ise isima nedeniyle gorunmeyecek kadar sonuktur 1 3C31 M87 den daha farklidir cunku her iki jet de gorus acimiza neredeyse 90 derece acidadir ve bu nedenle ayni yogunlukta isinlamaya maruz kalir M87 dekinin aksine 3C31 deki her iki jet de gozukur Relativistik olarak hareket eden cisimler bircok fiziksel nedenden dolayi isima yapar Isigin sapmasi cismin hareket yonu boyunca cok sayida fotonun yayilmasina neden olur Doppler etkisi fotonlarin enerjisini degistirir Son olarak cisim tarafindan yayilan fotonlarin hareketi boyunca olculen zaman araligi ile dunyada gozlemci tarafindan olculen zaman farklidir Bunun nedeni ise zaman genislemesi ve fotonun gelis zamani etkisinden dolayidir Tum bu etkiler Relativistik doppler etkisini tanimlayan denklemler tarafindan belirtilen hareket eden cismin parlakligini gosterir ki bu da neden doppler isimasi olarak da bilindigini aciklar Isiktan Daha Hizli Hareket Eger oncelik esanlilik ve sonralik kavramlari gozlemciye gore degisiyorsa bir olayin baska bir olayi yarattigi nedensellik casuality kavramini nasil aciklayacagimizi ciddi olarak dusunmeliyiz Bunu biraz aciklamakta yarar vardir Eger bir A olayi baska bir B olayinin olmasinin nedeni ise A olayi B olayindan once olmalidir Ama bir gozlemci A olayinin B olayindan once oldugunu baska bir gozlemci ise A olayinin B olayindan sonra oldugunu gozluyorsa nedensellik konusunda bir uyusmazlik ortaya cikacaktir Sabit frekansli ses ureten bir kaynaktan yayilan sesin yayilmasi sirasinda frekans degerinde bir degisiklik olmaz Ancak ses kaynagi ya da ses algilayicisi hareketli ise bu durum degisir Ses kaynaginin hareketli olmasi durumunda ya da sesi duyan kisinin hareketli olmasi durumunda sesin frekansi kaynaktan cikan frekanstan farkli olarak algilanir Bu duruma seste doppler etkisi denir Doppler olayinda degisen dalga boyudur Ancak dalga boyu ile frekans ters orantili oldugundan gozlemci dalga kaynaginin frekansini da degismis gibi algilar Doppler olayi hareketli kaynagin hizinin ses hizindan yavas oldugu durumlarda gozlenir Kaynak hareket etmiyorsa dalgalar kaynak etrafinda simetriktir Frekansi fK olan bir kaynak ozellikleri degismeyen bir ortamda l dalga boylu v hiziyla hareket eden dalgalar yayiyorsa Deneysel dogrulama Uygulamada enine etkisi deneysel dogrulama genellikle bakarak icerir boyuna yaklasimi ve durgunluk icin frekans veya hareket nedeniyle dalga boyu degisiklikler Birlikte bu iki oranlari karsilastirarak klasik iliskilerini ekarte edebilir teori bu tahminlerin daha kizil ve gercek iliskiler oldugunu kanitlamak Enine Doppler kaymasi ozgu astrofizik nesne SS 433 yorumlanmasina merkezidir Ilk uzunlamasina deneyler 1938 de Herbert E Ives ve Stilwell tarafindan yapilmistir ve diger bircok uzunlamasina testler cok daha yuksek hassasiyetle beri yapilmistir Ayrica dogrudan enine deney aslinda nesneye 90 derece amaclayan bir dedektor icin kirmiziya kayma efekti dogruladi Rastgele bir yonde hareketEger gozlemcinin referans noktasina gore bir kaynaktan cikan hiz ile uzaklasmaktaysa v displaystyle v ve acisi 8o displaystyle theta o frekans degisiklikleri isik yayildigi zaman gozlemciye gelen kaynagin yonune gore fo fsg 1 vccos 8o displaystyle f o frac f s gamma left 1 frac v c cos theta o right 1 Belirli bir durumda 8o 90 displaystyle theta o 90 circ ve cos 8o 0 displaystyle cos theta o 0 enine Doppler etkisi elde edilebilir fo fsg displaystyle f o frac f s gamma Ya da isigin sonlu bir hizi nedeniyle foton varsayarsak isik isini icin gelen aci olarak gozlemci tarafindan algilanan 8o displaystyle theta o farkli bir aciyla salinan kaynaginin referans noktasi icinde oldugu zaman 8s displaystyle theta s cos 8o displaystyle cos theta o ve cos 8s displaystyle cos theta s goreli sapma formulu ile birbirlerine baglidir cos 8o cos 8s vc1 vccos 8s displaystyle cos theta o frac cos theta s frac v c 1 frac v c cos theta s Bu yuzden denklem 1 olarak yazilabilir fo g 1 vcos 8sc fs displaystyle f o gamma left 1 frac v cos theta s c right f s 2 Ornegin bir foton damlaticinin referans cercevesinde dik acili olarak cikan cos 8s 0 displaystyle cos theta s 0 gorulecektir gozlemci tarafindan maviye kaymis bir sekilde fo gfs displaystyle f o gamma f s Relativistik olmayan sinirda her iki Formullerle de 1 ve 2 elde edilir Dff vcos 8c displaystyle frac Delta f f simeq frac v cos theta c Yogunluk uzerinde Doppler EtkisiDoppler etkisi de algilanan kaynak yogunlugunu degistirir bu frekans kup bolu kaynak gucu Lorentz degismez oldugu gercegi ile kisaca ifade edilebilir Burada kaynak gucu spektral yogunluk de frekansi yani birim kati aci basina ve birim frekansi basina iktidara eder hertz basina steradian basina watt cinsinden ifade dalga boyu spektral yogunlugu kup besinci guc tarafindan degistirilmesi gerekir Bu da toplam radyant yogunlugu tum frekanslari uzerinden toplanmasiyla frekans Doppler faktorunun dorduncu guc ile carpilir anlamina gelmektedir Bunun bir sonucu olarak frekans orantili bir spektral yogunluguna sahip olarak aciklanmaktadir n3 ehn kT 1 displaystyle nu 3 e h nu kT 1 T burada kaynak sicakligi ve biz bir siyah cisim spektrumu hala keyfi yonu ile bir Doppler kaymasi keflfe bir siyah cisim spektrumu sonucuna cizebilirsiniz frekans v frekansiyla ayni Doppler faktoru ile carpilan bir sicaklikta Hizlandirilmis hareketKaynak ve alici hareketleri rastgele Eylemsiz incelendiginde Genel hizlandirilmis hareketi icin ya da kaynak ve vericisinin hareket arasindaki fark dikkate alinmalidir Eylemsiz gozlenen Doppler kaymasi fofs 1 vo c cos 8co 1 vs c cos 8cs 1 vs c 21 vo c 2 displaystyle frac f o f s frac 1 frac vec v o vec c cos theta co 1 frac vec v s vec c cos theta cs sqrt frac 1 v s c 2 1 v o c 2 vs displaystyle vec v s emisyon zamanda kaynak hizi vo displaystyle vec v o zamanda alici hizidirc displaystyle vec c Isik hizi vektoru8cs displaystyle theta cs Kaynak hiz ve emisyon sirasinda isik hizi arasindaki aci 8co displaystyle theta co Alici hiz ve yansimasi sirasinda isik hizi arasindaki aci c displaystyle vec c paralelse vs displaystyle vec v s daha sonra 8cs 0 displaystyle theta cs 0 circ olur alici tarafindan olculen frekans fo displaystyle f o kaynaginda yayilan frekans goreli artis meydana gelir fs displaystyle f s Benzer sekilde eger c displaystyle vec c anti paralelse vs displaystyle vec v s 8cs 180 displaystyle theta cs 180 circ olur alici tarafindan olculen frekans fo displaystyle f o kaynaktan cikan frekansa gore azalis meydana gelir fs displaystyle f s Bu alici ve kaynak Lorentz carpanlarinin orani ile carpilmasi klasik Doppler etkisi oldugunu soyler Kirilma olasiligina karsi emisyonda isigin yonu ayni genellikle yansimada onun yonuyle ayni degildir Kirilma meydana geldiginde isigin yolunu genellikle emisyon ve yansima noktalari arasindaki duz mesafeden sapar Doppler etkisi emisyonda isigin yonune dogru yayar ve hiz paralel bilesenine baglidir ve emilimde de isigin yonunde alicinin hiz paralel bileseni vardir Ve bu da ozel gorelilik ile celismez Enine Doppler etkisi kaynak ve alici esit ve zit hizlara sahip bir referans cercevesinden analiz edilebilir Boyle bir cercevede Lorentz faktorler orani her zaman 1 oldugu ve tum Doppler kaymalari kokenli klasik oldugu gorulmektedir Genel olarak gozlemlenen bir frekans kaymasi degismez ancak zaman genislemesi ve Doppler etkisi goreceli katkilari cercevesine baglidir Notlar maksimum hizi hakkinda daha fazla tartisma icin Makalesine bakin yercekimi Hiz fiziksel fenomenlerin etkilesim BibliyografyaEinstein Albert 1905 Zur Elektrodynamik bewegter Korper Annalen der Physik Almanca 322 10 ss 891 921 Bibcode 1905AnP 322 891E doi 10 1002 andp 19053221004 English translation On the Electrodynamics of Moving Bodies 25 Nisan 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde A Einstein 1907 Uber die Moglichkeit einer neuen Prufung des Relativitatsprinzips Annalen der Physik SER 4 no 23 J Jackson Classical Electrodynamics 3rd ed Wiley New York 1999 Feynman Richard P Subat 1977 The Feynman Lectures on Physics Volume 1 Reading Massachusetts Addison Wesley ss 34 7 f ISBN 9780201021165 LCCN 2010938208 Dis baglantilarM Moriconi 2006 Special theory of relativity through the Doppler effect Warp Special Relativity Simulator12 Aralik 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde Computer program demonstrating the relativistic Doppler effect The Doppler Effect 3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde at MathPagesKaynakca Landau L D 2005 The Classical Theory of Fields Course of Theoretical Physics Volume 2 Trans Morton Hamermesh Fourth revised English bas Elsevier Butterworth Heinemann ss 1 3 ISBN 9780750627689 Ives H E Stilwell G R 1938 An experimental study of the rate of a moving atomic clock Journal of the Optical Society of America 28 7 s 215 Bibcode 1938JOSA 28 215I doi 10 1364 JOSA 28 000215 Hasselkamp D E Mondry A Scharmann 1 Haziran 1979 Direct observation of the transversal Doppler shift Zeitschrift fur Physik A 289 2 ss 151 155 Bibcode 1979ZPhyA 289 151H doi 10 1007 BF01435932 Johnson Montgomery H Teller Edward Subat 1982 Intensity changes in the Doppler effect Proc Natl Acad Sci USA 79 4 s 1340 Bibcode 1982PNAS 79 1340J doi 10 1073 pnas 79 4 1340 24 Eylul 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 6 Ocak 2016 Kevin S Brown Doppler Shift for Sound and Light Mathpages ss 121 129 3 Mart 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 6 Agustos 2015 Chao Mayer 1971 PDF 3 Mart 2013 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 6 Agustos 2015