EFECTO DOPPLER EN LA LUZ


 
     
 

En este apartado del tema de Ondas se ha visto 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 de Doppler, disponible en Open Library. Se puede descargar en formato Pdf)

 

 
     
 

 

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Para explicar 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. Permite modificar 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 cualquier lugar, la longitud de onda y la frecuencia recibidas son iguales a las emitidas. No se produce efecto Doppler. Sin embargo, cuando el foco se desplaza va emitiendo los frentes de onda sucesivos desde diferentes posiciones. Como la velocidad de propagación de la onda es independiente de ese 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. En consecuencia, 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.

 
     
 

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.

 
     
 

   

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).

 
     
 

Para obtener resultados cuantitativos correctos del efecto Doppler, aplicado a la luz, no cabe usar la ley del efecto Doppler, que puede encontrarse en esta misma web en el desarrollo 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 este artículo, 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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