Dopplereffect voor licht

Moderator: physicalattraction

Berichten: 211

Dopplereffect voor licht

Als een waarnemer in de richting van een lichtbron beweegt, dan:
- Verandert de frequentie waarmee het licht wordt waargenomen.
- Verandert de tijdsduur waarin een lichtsignaal de waarnemer passeert. (Alle golftoppen zijn eerder of later de waarnemer gepasseerd).
- Bij gelijkblijvende lichtsnelheid verandert de golflengte voor de waarnemer.

Het laatste puntje houdt in dat de lengte van de lichtstraal verandert: aantal golftoppen x andere golflengte geeft een andere lengte.

Voorbeeld (lichtsnelheid voor het gemak afgerond op 300.000 km/s):
Ik zend gedurende 1 seconde in de richting van twee waarnemers een lichtsignaal uit met een frequentie van 500 Thz en een golflengte van 600 nm. Ik heb dan na 1 seconde een lichtsignaal van 5.00.000.000.000.000 golfjes x 0,000000600 nm = 300.000 km lengte.
Precies op het moment dat het signaal volledig is uitgezonden bevinden twee waarnemers zich op 300.000 km van mij af en bevindt het lichtsignaal zich precies tussen de waarnemers en mij in.
De ene waarnemer beweegt met 12 km/s in mijn richting en de andere beweegt met 12 km/s van mij af.
De waarnemer met 12 km/s in mijn richting ontvangt het signaal met een frequentie van 500,02 Thz en de waarnemer met 12 km/s van mij af bewegend ontvangt het signaal met een frequentie van 499,98 Thz.
De golflengte zou dan respectievelijk ook 0,024 nm korter of langer moeten zijn, dus voor de waarnemer naar mij toe bewegend 0,000000999976 nm, en voor de waarnemer van mij af bewegend 0,000000600024 nm.

Het aantal waargenomen golftoppen per seconde verandert, maar het aantal golftoppen blijft gelijk.

De waarnemer naar mij toe bewegend heeft na 0,99996 seconden 5.00.000.000.000.000 golfjes van 0,000000999976 nm geteld met een gezamenlijke lengte van 299.988 km.
De waarnemer die van mij af beweegt heeft na 1,00004 seconden 5.00.000.000.000.000 golfjes van 0,000000600024 nm geteld met een gezamenlijke lengte van 300.012 km.

Waar blijft die extra of verminderde lengte van 12 km? Als de lichtstraal van lengte zou veranderen, dan zou, op het moment dat het lichtsignaal zich precies tussen de waarnemers en mij in bevindt, de laatste golftop zich voor de ene waarnemer 12 km achter mij en voor de andere waarnemer 12 km vóór mij moeten bevinden.

De lorentz-factor is bij 12 km/s 1,0000000008, waardoor 300.000 km 24 centimeter korter zou worden.

Berichten: 7.010

Re: Dopplereffect voor licht

Is dit jouw variant op the missing dollar riddle?

Voor de naderende waarnemer: 299.988 - (-12) = 300.000
Voor de afgaande waarnemer: 300.012 - 12 = 300.000

Dit heeft allemaal niets met (Einsteins) relativiteitstheorie te maken. Dit is, net zoals het raadsel, slechts gegoochel met getallen zodat het moeilijk te volgen is om welke getallen het nou echt gaat.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.745

Re: Dopplereffect voor licht

Een lichtstraal heeft geen lengte. hooguit een stroom aan fotonen (lichtdeeltjes) waarbij de lengte van die stroom gelijk is aan openingstijd x lichtsnelheid als de openingstijd de tijdsduur is dat licht (door een open/dichtgaande sluiter) ongestoord kan doorreizen. Fotonen ervaren nul tijd, nul afstand. van de kern van de zon totdat ze het oppervlak bereiken kunnen fotonen er honderdduizenden jaren over doen voor ze weg vliegen in de ruimte. En die miljarden lichtjaren door de ruimte is niets anders dan quantumjumps van atoom naar atoom.

Berichten: 211

Re: Dopplereffect voor licht

EvilBro schreef: do 24 sep 2020, 15:07 Is dit jouw variant op the missing dollar riddle?

Dit heeft allemaal niets met (Einsteins) relativiteitstheorie te maken. Dit is, net zoals het raadsel, slechts gegoochel met getallen zodat het moeilijk te volgen is om welke getallen het nou echt gaat.
Heel flauw.
Het Dopplereffect heeft alles te maken met (Einsteins) relativiteitstheorie.
Voor sommigen is een eenvoudige vermenigvuldiging van aantal golftoppen x golflengte kennelijk en helaas te moeilijk om te volgen.

Berichten: 211

Re: Dopplereffect voor licht

ukster schreef: do 24 sep 2020, 15:19 hooguit een stroom aan fotonen (lichtdeeltjes) waarbij de lengte van die stroom gelijk is aan openingstijd x lichtsnelheid
dat zeg ik: 1 seconde x 300.000 km/s = 300.000 km.
Ik kan alleen het verschil van golftoppen x golflengte (+ of - 12 km) niet verklaren.

Berichten: 7.010

Re: Dopplereffect voor licht

zoeff schreef: do 24 sep 2020, 16:04Het Dopplereffect heeft alles te maken met (Einsteins) relativiteitstheorie.
Incorrect.
Ik kan alleen het verschil van golftoppen x golflengte (+ of - 12 km) niet verklaren.
Dat is raar, want ik heb je dat letterlijk voorgerekend in mijn vorige post.

Afgelegde afstand laatste foton + afgelegde afstand waarnemer = afstand tussen laatste foton en waarnemer ten tijde van het uitzenden van het laatste foton.

Berichten: 755

Re: Dopplereffect voor licht

zoeff schreef: do 24 sep 2020, 12:07 De waarnemer naar mij toe bewegend heeft na 0,99996 seconden 5.00.000.000.000.000 golfjes van 0,000000999976 nm geteld met een gezamenlijke lengte van 299.988 km.
De waarneming duurde ongeveer 1 seconde, daarin heeft de waarnemer -12km afgelegd. 299988 -( - 12)=300000
De waarnemer die van mij af beweegt heeft na 1,00004 seconden 5.00.000.000.000.000 golfjes van 0,000000600024 nm geteld met een gezamenlijke lengte van 300.012 km.
De waarneming duurt weer ongeveer 1 seconde. Daarin legt de waarnemer zelf nu +12km af.
Totale lengte 300012 - (+12 )= 300000

Berichten: 1.003

Re: Dopplereffect voor licht

Als een waarnemer een lichtpuls op zich af ziet komen met golflengte x en hij beweegt er zelf met een vrij hoge snelheid naartoe dan wordt voor de waarnemer het licht blauwer (kortere golflengtes). De lengte van b.v. zijn eigen ruimteschip wordt korter afhankelijk van zijn snelheid. Bij 0,05c wordt zijn schip 1,001 maal korter, maar dat wordt alléén gezien door een tweede waarnemer die zelf stilstaat.

De Lorentz factor echter geldt niet voor licht op zich! Het geldt alleen voor objecten omdat die een rustmassa hebben groter dan nul. Fotonen dan wel lichtgolven die dus een rustmassa hebben van 0 worden niet korter. Ze worden alleen 'korter' gezien vanuit de bewegende waarnemer die het licht op zich af ziet komen.

Berichten: 211

Re: Dopplereffect voor licht

@Evilbro, @CoenCo, @Bladerunner:
We hebben het over waargenomen zaken. De waarnemers zitten nog steeds met een waargenomen aantal golftoppen vermenigvuldigd met de nieuwe waargenomen golflengten. Dat zijn verschillen van 12 echte waargenomen kilometers t.o.v. 300.000 km. Waar laat ik die? Op het moment dat de lichtstraal net verstuurd was, toen deze zich precies tussen de waarnemers en mij in bevond, had deze nog een lengte van 300.000 km. Is de lichtstraal daarna in één seconde tijd snel 12 km gekrompen of langer geworden?

Berichten: 755

Re: Dopplereffect voor licht

Die laat je in de verplaatsing van de waarnemer

Berichten: 7.010

Re: Dopplereffect voor licht

Op het moment dat de lichtstraal net verstuurd was, toen deze zich precies tussen de waarnemers en mij in bevond, had deze nog een lengte van 300.000 km.
De lengte van de lichtstraal is de afstand tussen het eerste foton van de lichtstraal en het laatste foton van de lichtstraal OP HETZELFDE MOMENT.

Vergelijking voor het eerste foton:
\(x_b(t) = c \cdot t\)
Vergelijking voor het laatste foton:
\(x_e(t) = c \cdot (t - 1)\)
Vergelijking voor de waarnemer:
\(x_w(t) = c + v \cdot (t - 1)\)
Moment dat het laatste foton bij de waarnemer komt:
\(x_e(t) = x_w(t)\)
\(c \cdot (t - 1) = c + v \cdot (t - 1)\)
\((c - v) \cdot (t - 1) = c\)
\(t - 1 = \frac{c}{c-v}\)
\(t = 1 + \frac{c}{c-v}\)
De plek van het laatste foton is dus:
\(x_e(1 + \frac{c}{c-v}) = c \cdot (1 + \frac{c}{c-v} - 1) = c \cdot (\frac{c}{c-v})\)
De plek van het eerste foton OP DAT MOMENT:
\(x_e(1 + \frac{c}{c-v}) = c \cdot (1 + \frac{c}{c-v}) = c + c \cdot (\frac{c}{c-v})\)
Het verschil in positie tussen het eerste foton en het laatste foton OP DAT MOMENT:
\(x_e(1 + \frac{c}{c-v}) - x_b(1 + \frac{c}{c-v}) = c\)
Kortom: de lichtstraal heeft nog steeds dezelfde lengte.
Nogmaals: Dit heeft allemaal niets met (Einsteins) relativiteittheorie te maken.

Berichten: 211

Re: Dopplereffect voor licht

CoenCo schreef: do 24 sep 2020, 19:35 Die laat je in de verplaatsing van de waarnemer
Die waarnemer verplaatst zich inderdaad, ander hebben we geen Dopplereffect ;-)
Het sommetje frequentie x golflengte moet gelijk blijven voor die waarnemers (daar moet c uitkomen), maar het aantal golftoppen x golflengte: hoe zit het daar dan mee?

Berichten: 211

Re: Dopplereffect voor licht

EvilBro schreef: do 24 sep 2020, 19:36 Kortom: de lichtstraal heeft nog steeds dezelfde lengte.
Dat betwist ik ook niet.
Ik vraag alleen: hoe kun je deze lengte van de lichtstraal, die steeds dezelfde lengte heeft, rijmen met 500.000.000.000.000 waargenomen golftoppen van 0,000000999976 nm lang en 500.000.000.000.000 waargenomen golftoppen van 0,000000600024 nm lang?
Nogmaals: Dit heeft allemaal niets met (Einsteins) relativiteittheorie te maken.
Het Dopplereffect voor licht heeft met (Einsteins) relativiteittheorie te maken. (Nogmaals eveneens.)

Berichten: 1.003

Re: Dopplereffect voor licht

Het gewone Doppler effect (als in het hoger klinken van een naderende sirene) heeft niets met de relativiteitstheorie te maken. Maar er is ook een relativistisch Doppler effect:

https://en.wikipedia.org/wiki/Relativis ... ler_effect

Dan hebben we het dus over een situatie met relativistische snelheden dus aanzienlijk meer dan 12 km/s om werkbare verschillen te krijgen.

Berichten: 7.010

Re: Dopplereffect voor licht

zoeff schreef: vr 25 sep 2020, 02:09 Ik vraag alleen: hoe kun je deze lengte van de lichtstraal, die steeds dezelfde lengte heeft, rijmen met 500.000.000.000.000 waargenomen golftoppen van 0,000000999976 nm lang en 500.000.000.000.000 waargenomen golftoppen van 0,000000600024 nm lang?
Simpel (en dit is je ook al meerdere keren getoond): De bron van de lichtstraal beweegt t.o.v. de waarnemers. Je hebt problemen met basis-natuurkunde. De invloed van de relativistische component is verwaarloosbaar (die 24 cm t.o.v. 300.000 km) en is niet de reden voor de waargenomen frequenties.
Het Dopplereffect voor licht heeft met (Einsteins) relativiteittheorie te maken. (Nogmaals eveneens.)
Dit is niet zo, maar aangezien je hier niets met (Einsteins) relativiteitstheorie doet, is het niet relevant (dus laat ik dit misverstand maar even bestaan).

Wellicht is het verstandiger om het balletje bij jou te leggen: Hoe verklaar jij het Doppler-effect in een niet-relativistisch systeem? (Het antwoord dat je op deze vraag geeft is het antwoord dat je hier jezelf kan geven).

Gesloten