Liikuvast allikast pärinevad valguslained kogevad Doppleri efekti, mille tulemuseks on valguse sageduse punane või sinine nihe. See on sarnaselt (ehkki mitte identne) muud tüüpi lainetega, näiteks helilainetega. Peamine erinevus on see, et kerged lained ei vaja reisimiseks keskkonda, seega Doppleri efekti klassikaline rakendamine ei kehti täpselt selle olukorra kohta.
Relativistlik Doppleri efekt valgusele
Mõelge kahele objektile: valgusallikale ja "kuulajale" (või vaatlejale). Kuna tühjas ruumis liikuvatel valguslainetel puudub keskkond, analüüsime Doppleri efekti valguse suhtes allika liikumise osas kuulaja suhtes.
Seadsime oma koordinaatsüsteemi üles nii, et positiivne suund on kuulajast allika poole. Nii et kui allikas eemaldub kuulajast, siis selle kiirus v on positiivne, kuid kui see liigub kuulaja poole, siis v on negatiivne. Kuulaja sel juhul on alati loetakse puhkamiseks (nii et v on tõesti kokku suhteline kiirus nende vahel). Valguse kiirus c peetakse alati positiivseks.
Kuulaja võtab vastu sageduse
fL mis erineks allika edastatavast sagedusest fS. See arvutatakse relativistliku mehaanika abil, rakendades vajaduse korral pikkuse kontraktsiooni, ja saadakse seos:fL = sqrt [( c - v)/( c + v)] * fS
Punane ja sinine vahetus
Liikuv valgusallikas ära kuulajalt (v on positiivne) annaks fL see on vähem kui fS. Aastal nähtava valguse spekter, põhjustab see nihkumist valgusspektri punase otsa poole, nii et seda nimetatakse a-ks punane nihe. Kui valgusallikas liigub poole kuulaja (v on negatiivne), siis fL on suurem kui fS. Nähtava valguse spektris põhjustab see nihkumist valgusspektri kõrgsagedusliku otsa poole. Miskipärast sai violetne kepi lühikese otsa ja sellist sageduse nihet nimetatakse tegelikult a-ks sinine nihe. Ilmselt ei pruugi nähtava valguse spektrist väljaspool asuva elektromagnetilise spektri piirkonnas need nihked olla punase ja sinise poole. Näiteks kui olete infrapunas, muutute raudselt ära punasest, kui teil on punane nihe.
Rakendused
Politsei kasutab seda vara radariboksides, mida nad kiiruse jälgimiseks kasutavad. Raadiolained antakse välja, põrkub sõidukiga kokku ja põrkub tagasi. Sõiduki kiirus (mis toimib peegeldunud laine allikana) määrab sageduse muutuse, mida saab kasti abil tuvastada. (Sarnaseid rakendusi saab kasutada atmosfääri tuulekiiruse mõõtmiseks, mis on "Doppleri radar"mis meteoroloogidele nii meeldivad.)
Seda Doppleri nihet kasutatakse ka satelliitide jälgimiseks. Vaadates, kuidas sagedus muutub, saate määrata kiiruse oma asukoha suhtes, mis võimaldab maapealsel jälgimisel analüüsida objektide liikumist ruumis.
Astronoomias osutuvad need nihked abiks. Kahe tähega süsteemi jälgides saate sageduste muutumist analüüsides öelda, milline liigub teie poole ja milline kaugemale.
Veelgi olulisem on, et kaugetest galaktikatest pärit valguse analüüsimisel saadud tõendusmaterjal näitab, et valgus kogeb punast nihet. Need galaktikad eemalduvad Maast. Tegelikult ületavad selle tulemused pisut pelga Doppleri efekti. See on tegelikult kosmoseaja tulemus laieneb ise, nagu ennustas üldrelatiivsus. Nende tõendite ekstrapoleerimine koos teiste leidudega toetab "suur pauk"pilt universumi päritolust.