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EFECTO DOPPLER EN LA LUZ |
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En
este apartado del tema de Ondas se ve que
el
efecto Doppler es una propiedad de los procesos
ondulatorios causada por el movimiento relativo
entre el foco emisor de las ondas y el receptor.
Consiste en una variación de la
frecuencia y la longitud de onda recibidas
respecto de la frecuencia y la longitud de onda
emitidas por la fuente. Fue propuesto por primera vez por
Christian Doppler
(1803-1853) en 1842 en un trabajo llamado:
"Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros
astros".
Ueber das farbige Licht der
Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels
(Trabajo original de Doppler, disponible en Open Library. Se
puede descargar en formato Pdf) |
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Para
visualizar el efecto Doppler se puede usar la
animación adjunta, en la que un foco
puntual emite ondas circulares de una determinada
frecuencia y longitud de onda. La animación permite
que el usuario modifique la velocidad del foco y la longitud de
onda emitida, comprobando el efecto que
tiene sobre las ondas recibidas.
Mientras el foco emisor permanece
en reposo, los frentes de onda son
concéntricos alrededor de él y tienen la misma
separación en todas las direcciones. En ese caso
en
cualquier lugar, la longitud de onda y la
frecuencia recibidas son iguales a las emitidas. No
se produce efecto Doppler.
En cambio, cuando el foco se desplaza la
animación muestra cómo el foco va emitiendo
los frentes de onda sucesivos desde diferentes
posiciones. Como la velocidad de propagación de
la onda es independiente de ese posible movimiento del
foco, los frentes de onda dejan de ser
concéntricos: se aprietan en el sentido hacia
donde avanza el foco y se separan en el sentido
desde donde se aleja dicho foco. Por tanto, la longitud de onda recibida es
mayor en las zonas que ven alejarse al emisor y es menor en las zonas que lo
ven acercarse. Lo contrario le ocurre a la
frecuencia.
Clic
aquí para
descargar esta animación [Si no lo tienes instala
Modellus]
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Hemos visto que
el espectro de luz visible por el ojo humano abarca una gama continua de colores
desde el extremo rojo ( mayor)
hasta el azul-violeta ( menor),
según nos recuerda imagen situada debajo más a la izquierda. |
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En
consecuencia, si, por ejemplo, una fuente que se está
moviendo hacia la derecha, emite luz de
color
verde (corresponde a una longitud de onda, ,
que se
sitúa aproximadamente en centro del espectro visible),
el color de la
luz que se recibe a la izquierda de dicha fuente se
desplaza,
por efecto Doppler, hacia el
rojo y el color de la luz que se recibe a la derecha de
dicha fuente se desplaza hacia el azul (figura
situada más a la derecha). |
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Es importante
que se sepa que para obtener
resultados cuantitativos correctos del efecto Doppler, aplicado a la luz,
no procede usar la ley del efecto Doppler no relativista,
que puede encontrarse en esta misma Web en un apartado del tema de Ondas.
Como es evidente, la luz se mueve
a la velocidad c, y, por tanto, para estudiar en este caso el
efecto Doppler se ha de hacer en
el marco de la relatividad. Quienes estén interesados en conocer
la ley relativista del efecto Doppler pueden leer el artículo
que se cita debajo de este párrafo, en el que lo estudiamos con el refuerzo
de los diagramas espacio-tiempo de Minkowsky. Este tratamiento
permite poner en evidencia algunos
conceptos importantes que se han de tener en cuenta para una
interpretación correcta del efecto Doppler
aplicado a la luz, los cuales difieren de las predicciones que
erróneamente podrían hacerse mediante un tratamiento no
relativista del problema.
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Diagramas de Minkowski para reforzar la comprensión del
efecto Doppler. Artículo de Manuel Alonso Orts y
Manuel Alonso Sánchez, publicado en la Revista Española
de Física en 2024 |
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