Relativistički Dopplerov efekt

Relativistički Doplerov efekat je promjena u frekvenciji (i talasnoj dužini) svjetlosti, koju uzrokuje relativno kretanje izvora i posmatrača (kao u klasičnom Doplerovom efektu), kada se uzimaju u obzir efekti opisani specijalnom teorijom relativiteta.

Dijagram 1. Izvor svjetlosnih talasa kreće se desno, u odnosu na posmatrača, sa brzinom 0,7c. Frekvencija je veća za posmatrače koji su desno, a manja za posmatrače koji su lijevo od izvora.

Relativistički Doplerov efekat se razlikuje od klasičnog Doplerovog efekta jer jednačine uključuju vremensku dilataciju i ne uključuju medij propagacije talasa kao referentnu tačku. Jednačine opisuju ukupnu razliku u posmatranim frekvencijama i posjeduju potrebnu Lorencovu simetriju.

Vizualizacija

Dijagram 2. Demonstracija odstupanja svjetlosti i relativističkog Doplerovog efekta.

U dijagramu 2, plava tačka predstavlja posmatrača, a strelica predstavlja posmatračev vektor brzine u odnosu na njegovu okolinu. Kad je posmatrač u stanju mirovanja, x,y-koordinatna mreža izgleda žuto a y-osa je vertikalna crna linija. Povećavanje posmatračeve brzine prema desnoj strani, promijeni boje i aberacija svjetla iskrivi koordinatnu mrežu. Kada posmatrač gleda naprijed (desno na mreži), tačke izgledaju zeleno, plavo, i ljubičasto (plavi pomak). Ako pogleda unazad (lijevo na mreži), onda tačke izgledaju crveno (crveni pomak) i linije izgledaju gušće raspoređene. Mreža se nije promijenila, ali njen izgled za posmatrača jest.

Dijagram 3. Siva elipsa je sfera koje se kreće relativistički konstantnom u odnosu na posmatrača (plava tačka); njen nepravilni oblik, viđen iz naše perspektive, je uzrokovan Lorencovom kontrakcijom. Obojena elipsa je sfera koju vidi posmatrač.