Frage von TheMason76, 74

Wie kann der Dopplereffekt bei Licht funktionieren?

Es klingt vllt etwas "ketzerisch" zumal ja durch die "allseits" beliebten Blitzer bekannt ist das der Dopplereffekt auch bei Lichtgeschwindigkeit funktionieren muß, aber ich habe da wahrscheinlich nur einen kleinen Gedanklichen Fehler. Nach Einstein und anderen kann ja nichts schneller sein als das Licht und die Geschwindigkeiten können sich nicht addieren. Aber nun wäre doch gerade der Dopplereffekt (das stauchen und dehnen von elektromagnetischen Wellen) das was man bei Addition wenn sich ein Objekt auf einen zubewegt (bzw Subtraktion wenn es sich von einem entfernt) sehen würde. Wir haben ja eine Rotverschiebung der Galaxien bzw Sterne die durch die von-uns-weg-Bewegung Dehnung dafür sorgt das die elektromagnetischen Wellen langwelliger werden. Aber das kann doch eigentlich nicht sein da dies ja bedeuten würde das von der Geschwindigkeit des Lichtes die Aussendung der Photonen von der Geschwindigkeit der Bewegung abgezogen werden müsste damit die Welle sich dehnen kann. Ganz extrem gesprochen : wenn ich eine Welle von einem Objekt aussende das sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegt müsste durch die Verschiebung der Frequenz soweit gehen das ich annähernd 0 Hertz "sehe" (wenn die Welle soweit gedehnt wird das die Frequenz sich soweit verschiebt). Selbst wenn es keine Addition ist sondern eine Verhältnisbildung käme ich doch an einen Punkt wo die Frequenz z.B. von Licht in den Radiowellenbereich bzw darunter kommt. Wo liegt mein Gedankenfehler ? Ich meine es ist ja hinreichend bewiesen das sich Lichtgeschwindigkeit nicht mit dem des bewegten Objektes addiert, nicht zuletzt durch ein Knöllchen das man sich schonmal einfängt. Aber ich frage mich wie eine Rot/Blau Verschiebung aussieht wenn ein Objekt z.B. 90% der Lichtgeschwindigkeit erreichen würde.

Antwort
von ThomasJNewton, 7

Man kann auch mal zu komplziert denken.

Ganz egal, ob die LG konstant ist, oder unabhängig vom Bezugssystem, das kannst du alles erst mal einfach vergessen.

Rechne einfach die Anzahl der Wellenberge aus, die von der Quelle ausgehen, in der Zeit der Quelle.
Und dann rechne die aus, die bei dir ankommen, in der Zeit des Ziels.

Wenn allerdings die Eigenzeiten sich deutlich im Tempo unterscheiden, dürften Korrekturen angebracht sein.
Habe das auch nur grad oberflächlich durchdacht.

Aber diese Frage kannst du erst verstehen, wenn du die SRT verstanden hat, was nicht besonders schwer ist.

Und du solltest diese "Komplikationen" nicht mit Alltagsfragen durcheinander bringen.

Antwort
von Iamiam, 9

Gibt es mittlerweile Blitzer mit Dopplereffektnutzung? Ich kenne nur die mit Lichtschranken, 3 nebeneinander.

Zum Dopplereffekt haben andere schon geschrieben. (übrigens: auch die Schallgeschwindigkeit ändert sich durch die Bewegungsrichtung und -Schnelligkeit eines TatüTata nicht! Nur der Abstand innerhalb des Zeitraums zwischen zwei ausgesendeten Wellen!

Antwort
von latifri, 34

Ich glaube ein so schnelles Objekt würde uns nur Strahlung empfangen lassen, die wir nicht mehr als Licht wahrnehmen.

Antwort
von NeoExacun, 35

Es ist keine Addition oder sonstwas. Beim Doppler-Effekt änder sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle nicht, sondern nur die Wellenlänge.

Und ja, deine Annahme mit den annähernd 0Hz ist korrekt.

Antwort
von Mojoi, 14

Wie NeoExacun schon schrieb. Und umgekehrt, ein Objekt dass sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf dich zu bewegt, wäre sehr stark blauverschoben, die Wellenlänge würde gegen null gehen und die Frequenz gegen Unendlich.

Aber eines nur am Rande: Die Rotverschiebung der Galaxien ist nur in wenigen Ausnahmefällen auf den Dopplereffektbzurückzuführen. In der Mehrzahl der Fälle wird das Licht durch die Raumexpansion gestreckt.

Kommentar von PWolff ,

Es gibt eine (kleine) Rotverschiebung dadurch, dass die Galaxien sich von uns entfernen. Der Effekt ist jedoch sehr viel kleiner als der durch die Ausdehnung des Raumes an sich.

Kommentar von Mojoi ,

Nein. Im überwiegende Fall entfernen sich die Galaxien von uns WEGEN der Ausdehnung des Raumes.

Einige wenige entfernen sich durch ihre zufällige Eigenbewegung von uns. Nur bei diesen tritt der Dopplereffekt mit einer Rotverschiebung ein.

Kommentar von Iamiam ,

...wobei ich immer dachte, auch die Rotverschiebung durch (dazwischen-)Raumausdehnung würde unter den Begriff Dopplereffekt fallen?

Kommentar von Mojoi ,

Hatte ich auch gedacht. Die Auswirkungen sind auch in vielen Bereichen ähnlich. Es gibt aber ein paar Phänomene, die zeigen, dass hier unterschiedliche Effekte am Werk sind. Z.B. laufen durch die Raumausdehnung rotverschobene Ereignisse langsamer wie in Zeitlupe ab. Eine Supernova in großer Entfernung kann länger beobachtet werden, als eine nahe.

Kommentar von TheMason76 ,

Aber dann müsste ja die Ausdehnung so schnell sein das sich die Rotverschiebung ergibt, oder umgekehrt gefragt : Wie hoch müsste die Ausdehnungsgeschwindigkeit sein wenn die Eigenbewegung nur einen minimalen Anteil hat ? Ich meine eine Verschiebung im Rotbereich bedarf ja schon einer recht hohen Geschwindigkeit bei derart hohen Frequenzen im sichtbaren Spektrum oder irre ich mich da ?

Kommentar von Mojoi ,

Google mal Hubblekonstante.

Die scheinbare Fluchtgeschwindigkeit durch die Raumdehnung beträgt 67km/s pro Megaparsec Entfernung.

Ein Megaparsec sind ca. 3,2 Millionen Lichtjahre. 

Nimm mal als Beispiel die Andromedagalaxie. Die ist 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Durch die permanente Raumausdehnung wirkt das so, als ob sie sich mit ca. 50km/s von uns entfernt.

(tatsächlich sind Milchstraße und Andromeda gravitativ gebunden und ziehen sich gegenseitig an und überwinden den schwachen Effekt der Raumausdehnung).

Eine Galaxie, die 320 Millionen Lichjahre entfernt ist, hat schon eine Zurückweichgeschwindigkeit von 6700km/s. Und das gilt noch als unsere nähere kosmische Umgebung.

Bei 3,2 Milliarden Lichtjahre sind es schon 67.000km/s. Knapp ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit. Da gibt es dann auch keinen messbaren gravitativen Einfluss mehr.

Und in grob 14 Milliarden Lichjahren Entfernung entspricht die scheinbare Zurückweichgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit. Lichtstrahlen von dort sind dermaßen gestreckt und energiearm, dass hier nichts auswertbares mehr ankommt. Dies bildet dann auch die Grenze des sichtbaren Universums für uns.

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