多普勒频移
多普勒效应是指任何形式的波在传播过程中,波源、传输介质、接收物质或中间反射体等之间的相对移动,都会引起入射波频率或相位的变化。观察者和发射源的频率关系为(此式不适用于光波,光波的多普勒频移效应见下
f’为观察者的频率;f为发射源于该介质中的原始发射频率;v为波在介质中的行进速度;v0为观察者移动速度,若接近发射源则前方符号为“+”号,反之为“-”号;Vs为发射源的移动速度,若接近观察者则前方为运算符号为“-”号,反之,为“+”号。
光波的多普勒频移
具有波动性的光也会出现这种效应,它又被称为多普勒-斐索效应.因为法国物理学家斐索(1819~1896年)于1848年独立地对来自恒星的频率偏移做了解释,指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动,称为红移;如果恒星朝向我们运动,光的谱线就向紫光方向移动,称为蓝移。
光(电磁波)的多普勒效应计算公式分为以下三种:
⑴纵向多普勒效应(即波源的速度与波源与接收器的连线共线):f’=f [(c+v)/(c-v)]^(1/2)
其中v为波源与接收器的相对速度。当波源与观察者接近时,v取正,称为“紫移”或“蓝移”;否则v取负,称为“红移”。
⑵横向多普勒效应(即波源的速度与波源与接收器的连线垂直):f’=f(1-β2)(1/2) 其中β=v/c
⑶普遍多普勒效应(多普勒效应的一般情况):f’=f [(1-β2)(1/2)]/(1-βcosθ)
其中β=v/c,θ为接收器与波源的连线到速度方向的夹角。纵向与横向多普勒效应分别为θ取0或π/2时的特殊情况。