Este folleto cubre temas seleccionados del SL para el curso evaluado por primera vez en 2025; no constituye el programa completo.
Requisitos previos: leer las cantidades y unidades indicadas, y aplicar aritmética y las condiciones del modelo siguientes.
Los ejemplos son originales y ficticios: no son mediciones reales ni investigaciones estudiantiles reales.
12.2
Desplazamientos espectrales: una estimación astronómica de baja velocidad
¿Qué explicaría esta observación?
Una línea espectral reconocible aparece a mayor longitud de onda en una fuente distante. Su desplazamiento puede proporcionar evidencia de recesión a lo largo de la línea de visión.
Construya el modelo
El movimiento relativo fuente-observador cambia la frecuencia o longitud de onda observadas.
Para luz a una velocidad relativa mucho menor que c, la magnitud del desplazamiento fraccionario de la longitud de onda es aproximadamente v/c.
La recesión corresponde a mayor longitud de onda, y el acercamiento a menor longitud de onda.
corrimiento al rojo: Desplazamiento de una línea identificada hacia mayor longitud de onda.
longitud de onda de reposo: Longitud de onda de la línea medida sin movimiento relativo de la fuente.
Cada línea se desplaza hacia mayor longitud de onda: z = Δλ/λ, y v ≈ cz a baja velocidad
Elija evidencias que puedan probarlo
Compare una línea identificada con su longitud de onda de reposo de laboratorio.
Use z = (observado − reposo) / reposo, luego v ≈ cz en el modelo de baja velocidad indicado.
No aplique esta aproximación sin verificar el régimen ni tratar un corrimiento al rojo cosmológico como una velocidad exacta simple.
En el laboratorio: Utilice espectros atribuidos con calibración e identificación de líneas. Compare varias líneas para un desplazamiento consistente. Indique la incertidumbre y distinga el movimiento relativo a lo largo de la línea de visión de un componente transversal no medido.
Trabaje desde cantidades conocidas
Conocido: una línea de reposo de 500 nm se observa a 501 nm. z = (501 − 500) / 500 = 0.002.
Con c=3.0×10⁸ m/s, v es aproximadamente 6.0×10⁵ m/s de distancia.
La fórmula del denominador de la fuente sonora no es la aproximación adecuada para la luz SL.
Tu turno: Se observa una línea de reposo de 600 nm en 601.2 nm. Calcula z=(observado−reposo)/reposo.
Verifique la conclusión y sus límites
La relación de desplazamiento aproximada no indica que la luz viaje más rápido desde una fuente que se acerca.
Una sola línea sin identificar no puede establecer con seguridad un corrimiento al rojo.
No es cierto: Un corrimiento al rojo observado significa que aumentó la velocidad de la luz. La velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores. El corrimiento al rojo es un cambio en la longitud de onda observada debido al movimiento relativo (o espacio en expansión), no porque la luz viaje más rápido o más lento.
Clave:
El movimiento relativo fuente-observador cambia la frecuencia o longitud de onda observadas.
Compare una línea identificada con su longitud de onda de reposo de laboratorio.
Ten cuidado: la relación de desplazamiento aproximada no indica que la luz viaje más rápido desde una fuente que se acerca.
Escribir a partir de un corrimiento al rojo de 0.005
Una línea de reposo de 500 nm se observa en 502.5 nm.
Encuentra z. El corrimiento al rojo no significa que la velocidad de la luz haya aumentado.
Escribir a partir de un desplazamiento hacia el azul de 0.001
Una línea de reposo de 600 nm se observa en 599.4 nm.
z = (599.4 − 600) ÷ 600 = −0.001, por lo tanto v ≈ 0.001c = 3.0 × 10⁵ m s⁻¹ HACIA el observador — el signo indica la dirección.
Escribir a partir de una verificación dimensional de z
Una hoja de trabajo cita z = 0.002 "nanómetros".
z = Δλ ÷ λ es una relación SIN unidades: expresar v como fracción de c primero (0.002c), convirtiendo a metros por segundo solo al final.
Explorar
Shift the wavelength, keep light speed fixed
A 500 nm rest line observed at 501 nm gives z = 0.002 and an approximate radial velocity of 600000 m/s away. Compare identified lines, approach, recession and zero shift.
