Lembar kerja ini mencakup topik SL terpilih untuk mata kuliah yang pertama kali dievaluasi pada 2025; ini bukan seluruh silabus.
Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.
Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.
12.2
Pergeseran spektral: estimasi astronomi kecepatan rendah
Apa yang akan menjelaskan observasi ini?
Garis spektral yang dikenali muncul pada panjang gelombang yang lebih panjang pada sumber yang jauh. Pergeserannya dapat menjadi bukti recesi sepanjang garis pandang.
Bangun modelnya
Gerak relatif sumber-pengamat mengubah frekuensi atau panjang gelombang yang diamati.
Untuk cahaya dengan kecepatan relatif jauh lebih kecil dari c, besaran pergeseran rasio panjang gelombang mendekati v/c.
Penyusutan (recession) bersesuaian dengan panjang gelombang lebih panjang, dan pendekatan (approach) dengan panjang gelombang lebih pendek.
pergeseran merah: Pergeseran garis teridentifikasi menuju panjang gelombang lebih panjang.
panjang gelombang diam: Panjang gelombang garis yang diukur tanpa adanya gerak relatif sumber.
Setiap garis bergeser menuju panjang gelombang lebih panjang: z = Δλ/λ, dan v ≈ cz pada kecepatan rendah
Pilih bukti yang dapat mengujinya
Bandingkan garis teridentifikasi dengan panjang gelombang diam laboratoriumnya.
Gunakan z = (diamati−diam)/diam, kemudian v ≈ cz dalam model kecepatan rendah yang dinyatakan.
Jangan gunakan pendekatan ini tanpa memeriksa rezimnya atau menganggap pergeseran merah kosmologis sebagai kecepatan tunggal yang eksak.
Di laboratorium: Gunakan spektrum yang dikaitkan dengan kalibrasi dan identifikasi garis. Bandingkan beberapa garis untuk pergeseran yang konsisten. Nyatakan ketidakpastian dan bedakan gerak relatif sepanjang garis pandang dari komponen transversal yang belum terukur.
Bekerja dari kuantitas yang diketahui
Diketahui: garis istirahat 500 nm diamati pada 501 nm. z = (501−500)/500 = 0.002.
Dengan c=3.0×10⁸ m/s, v kira-kira 6.0×10⁵ m/s menjauh.
Rumus penyebut sumber suara bukan pendekatan cahaya SL yang diperlukan.
Giliran Anda: Garis istirahat 600 nm diamati pada 601.2 nm. Tentukan z=(diamati−istirahat)/istirahat.
Periksa kesimpulan dan batasannya
Hubungan pergeseran perkiraan tidak menunjukkan bahwa cahaya bergerak lebih cepat dari sumber yang mendekat.
Satu garis tak teridentifikasi tidak dapat dengan aman menetapkan pergeseran merah.
Tidak benar: Pergeseran merah yang diamati berarti kecepatan cahaya meningkat. Kecepatan cahaya dalam vakum sama bagi semua pengamat. Pergeseran merah adalah perubahan panjang gelombang yang diamati akibat gerakan relatif (atau ruang yang mengembang), bukan cahaya bergerak lebih cepat atau lebih lambat.
Kunci:
Gerak relatif sumber-pengamat mengubah frekuensi atau panjang gelombang yang diamati.
Bandingkan garis teridentifikasi dengan panjang gelombang diam laboratoriumnya.
Waspadai: hubungan pergeseran perkiraan tidak menunjukkan bahwa cahaya bergerak lebih cepat dari sumber yang mendekat.
Tulis dari pergeseran merah 0.005
Garis istirahat 500 nm diamati pada panjang gelombang 502.5 nm.
Temukan z. Pergeseran merah tidak berarti kecepatan cahaya meningkat.
Tulis berdasarkan blueshift 0.001
Garis istirahat 600 nm teramati pada 599.4 nm.
z = (599.4 − 600) ÷ 600 = −0.001, sehingga v ≈ 0.001c = 3.0 × 10⁵ m s⁻¹ KE ARAH pengamat — tanda membawa arah.
Tulis dari pengecekan satuan pada z
Lembar kerja menyebutkan z = 0.002 "nanometer".
z = Δλ ÷ λ adalah rasio tanpa SATUAN: nyatakan v sebagai pecahan dari c terlebih dahulu (0.002c), lalu konversikan ke meter per detik hanya di akhir.
Jelajahi
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.
