อะไรจะเป็นคำอธิบายสำหรับการสังเกตนี้?
เส้นสเปกตรัมที่จดจำได้ปรากฏที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าในแหล่งกำเนิดที่อยู่ไกล การเลื่อนนี้สามารถให้หลักฐานของการถอยห่างตามแนวสายตา
สร้างโมเดล
การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้รับทำให้ความถี่หรือความยาวคลื่นที่สังเกตได้เปลี่ยนแปลง
สำหรับแสงที่มีความเร็วสัมพัทธ์น้อยกว่า c มาก ขนาดของการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นเชิงเศษส่วนจะประมาณได้เท่ากับ v/c
การถอยห่างสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น และการเข้าใกล้สอดคล้องกับความยาวคลื่นที่สั้นลง
redshift : การเลื่อนของเส้นสเปกตรัมที่ระบุได้ haciaความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นrest wavelength : ความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมที่วัดได้เมื่อไม่มีเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแหล่งกำเนิด
ทุกเส้นเลื่อน hacia ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น: z = Δλ/λ, และ v ≈ cz ที่ความเร็วต่ำ เลือกหลักฐานที่นำมาทดสอบได้
เปรียบเทียบเส้นสเปกตรัมที่ระบุได้กับความยาวคลื่น rest ในห้องปฏิบัติการ
ใช้สูตร z = (observed−rest)/rest แล้วคำนวณ v ≈ cz ตามโมเดลความเร็วต่ำที่กำหนดให้
อย่าใช้การประมาณนี้โดยไม่ตรวจสอบเงื่อนไขหรือตีความ cosmological redshift เป็นความเร็วที่แม่นยำอย่างง่าย
ในห้องปฏิบัติการ: ใช้สเปกตรัมที่มีการระบุและมีการปรับเทียบ เปรียบเทียบหลายเส้นเพื่อตรวจสอบการเลื่อนที่สม่ำเสมอ ระบุค่าความคลาดเคลื่อนและแยกแยะการเคลื่อนที่ตามแนวสายตาสัมพัทธ์กับองค์ประกอบแนวตั้งที่ไม่สามารถวัดได้
เริ่มจากปริมาณที่ทราบแล้ว
Known: a 500 nm rest line is observed at 501 nm. z = (501−500)/500 = 0.002.
เมื่อ c=3.0×10⁸ m/s, v ประมาณ 6.0×10⁵ m/s ห่างออกไป
สูตรตัวส่วนแหล่งกำเนิดเสียงไม่ใช่การประมาณแสง SL ที่ต้องการ
ถึงเวลาของคุณ: สังเกตเส้นพัก rest line ที่ 600 nm ที่ความยาวคลื่น 601.2 nm จงหาค่า z=(ความยาวคลื่นที่สังเกต−ค่าพัก)/ค่าพัก
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
ความสัมพันธ์การเลื่อนคลื่นแบบประมาณไม่ได้บ่งชี้ว่าแสงเดินทางเร็วขึ้นจากแหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่เข้าหา
เส้นสเปกตรัมที่ไม่ทราบชื่อเพียงเส้นเดียวไม่สามารถยืนยันการเลื่อนไปทางแดงได้โดยปลอดภัย
ไม่จริง: การเลื่อนไปทางแดงที่สังเกตได้หมายความว่าความเร็วของแสงเพิ่มขึ้น ความเร็วแสงในสุญญากาศมีค่าเท่ากันสำหรับผู้สังเกตทุกคน การเลื่อนไปทางแดงคือการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นที่สังเกตได้จากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (หรือการขยายตัวของอวกาศ) ไม่ใช่เนื่องจากแสงเดินทางเร็วขึ้นหรือช้าลง
จุดสำคัญ:
การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้รับทำให้ความถี่หรือความยาวคลื่นที่สังเกตได้เปลี่ยนแปลง
เปรียบเทียบเส้นสเปกตรัมที่ระบุได้กับความยาวคลื่น rest ในห้องปฏิบัติการ
ระวัง: ความสัมพันธ์การเลื่อนคลื่นแบบประมาณไม่ได้บ่งชี้ว่าแสงเดินทางเร็วขึ้นจากแหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่เข้าหา
เขียนจากค่า redshift ที่ 0.005
เส้นสเปกตรัมที่หยุดนิ่ง 500 นาโนเมตร ถูกสังเกตได้ที่ยาวคลื่น 502.5 นาโนเมตร
หาค่า z การเลื่อนไปทางแดงไม่ได้หมายความว่าความเร็วของแสงเพิ่มขึ้น
เขียนจากค่า blue shift ของ 0.001
เส้น rest ที่ 600 nm ถูกสังเกตที่ 599.4 nm.
z = (599.4 − 600) ÷ 600 = −0.001, ดังนั้น v ≈ 0.001c = 3.0 × 10⁵ m s⁻¹ เข้าหาผู้สังเกต — สัญญาณบ่งบอกทิศทาง
เขียนจากการตรวจสอบหน่วยของ z
ใบงานระบุ z = 0.002 "นาโนเมตร"
z = Δλ ÷ λ เป็นอัตราส่วนที่ไม่มีหน่วย: ระบุ v ในรูปเศษส่วนของ c ก่อน (0.002c) แล้วจึงแปลงเป็นเมตรต่อวินาทีที่ขั้นตอนสุดท้ายเท่านั้น
