If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość
Aktualny czas:0:00Całkowity czas trwania:10:04

Transkrypcja filmu video

Załóżmy, że znajduję się tutaj. Rozważę dwa przypadki. Jestem obserwatorem, który znajduje się tutaj. Dalej... hmm... może narysuję tutaj moje oko. Ponieważ będziemy obserwować światło. Więc narysuję tutaj moją gałkę oczną. To jest moje położenie w pierwszym przypadku. A to jest z moich gałek ocznych A to jest jedna z moich gałek ocznych w drugim przypadku. W pierwszym przypadku (pozwól, że go narysuję). Tak więc w obydwu przypadkach będziemy mieć do czynienia z pewnym obiektem. Będziemy mieć do czynienia z pewnym źródłem światła. W pierwszym przypadku źródło światła nie będzie się względem mnie poruszało. Podczas gdy w drugim przypadku źródło światła na potrzeby naszych rozważań, dla zabawy będzie się poruszało z prędkością równą połowie prędkości światła. Niewyobrażalnie duża szybkość, ale załóżmy że tak właśnie jest. Tak więc ma prędkość równą połowie prędkości światła... Oddala się ode mnie z połową prędkości światła. Ode mnie, który jestem obserwatorem. Teraz wyobraźmy sobie co by się stało. Oba obiekty wysyłają światło. I oba zaczynają wysyłać światło dokładnie w tym samym czasie. I w momencie wysyłania światła oba obiekty znajdują się dokładnie w takiej samej odległości od moich oczu. Jedyną różnicą jest to że to źródło światła jest nieruchome względem mnie, podczas gdy to źródło oddala się ode mnie z połową prędkości światła. Powiedzmy, że po pewnym okresie czasu, fala świetlna pochodząca z tego źródła dociera do moich oczu, I wygląda to mniej więcej tak, spróbuję jak potrafię najlepiej. I narysuję kilka długości fali tutaj, w tym miejscu jest połowa długości fali, tutaj już cała długość fali. Kolejna połowa, cała długość fali, kolejna połowa pełnej długości fali, następnie pół i pełna długość fali. Zobaczmy czy uda mi się to teraz narysować. Czyli to będzie wyglądało tak: pełna długość fali, pełna długość fali, pełna długość fali (nie jest łatwo narysować) masz coś takiego, przebieg fali. Czoło fali jest dociera właśnie w tym momencie do mojej gałki ocznej. W trakcie gdy światło będzie przechodziło przez moje oko Będzie ono odbierało światło o pewnej długości fali lub częstotliwości i zinterpretuje je jako pewien typ koloru przy założeniu, że światło które do nas dociera znajduje się w widocznej części widma fal elektromagnetycznych. Teraz zastanówmy się nad tym, co się dzieje się stanie z tym źródłem. Po pierwsze, czoło fali osiągnie mnie w dokładnie tym samym czasie. Jedną z niesamowitych rzeczy związanych ze światłem, ogólnie lub szczególnie w próżni, jest to, że nie ma znaczenia że to źródło oddala się od mnie z połową prędkości światła. Światło wciąż będzie się poruszało w moim kierunku z prędkością światła. Jest to zawsze prawdziwe, nie ma znaczenia, jeśli jest to będzie się oddalało z 0,9 prędkości światła. Światło będzie nadal podróżowało do mnie z prędkością światła. To jest bardzo nieintuicyjne, ponieważ w naszym życiu codziennym Jeśli oddalam się od ciebie z połową prędkości pocisku, a wystrzelę w twoim kierunku pocisk, to będzie się on poruszał w twoją stronę (połowę jego prędkości będzie trzeba odjąć) z połową normalnej prędkości, z którą by się poruszał gdybym był w spoczynku i wtedy go wystrzelił. Ze światłem jest inaczej. Zobaczmy jak powinien wyglądać przebieg fali. Tak do czasu, kiedy światło dotrze tutaj, w zasadzie narysuję to jeszcze raz tutaj... narysujemy jeszcze raz gałkę oczną... To znów jestem ja. W czasie który potrzebuje światło na dotarcie do mojego oka, ten gość pokonał połowę tego dystansu. Jeżeli światło potrzebowało pewnego czasu, by przebyć ten dystans. to ten gość pokonał połowę tej odległości w tej samej ilości czasu. Dlatego w czasie w którym światło dociera do moich oczu, ten gość pokona około połowy tej odległości. Czyli udałoby mu się zawędrować... mniej więcej tutaj. Jednak oba źródła rozpoczęły wysyłać światło w tym samym czasie. Pierwszy foton (jeśli postrzegasz światło jak cząstkę) dotrze do moich oczu w tym samym czasie co pierwszy foton od tego gościa. Przez co przebieg fali będzie zasadniczo rozciągnięty. Więc nadal będziemy mieć jeden, dwa, trzy, cztery pełne długości fal, ale będą teraz rozciągnięte. Zobaczmy czy uda mi się narysować cztery pełne długości fali. Połowa tutaj, każdą część podzielę na pół. Każda z tych części to będzie jedna pełna długość fali. a następnie między nimi będzie połowa długości fali. I tak przebieg fali będzie wyglądał tak... Postaram się narysować to jak najlepiej... to jest najtrudniejsza część, rysowanie rozciągniętego przebiegu fali. Proszę bardzo, będzie to wyglądało mniej więcej tak. Kiedy światło dotrze do mojego oka, oko odbierze je jako posiadające większą długość fali. Pomimo tego, że z perspektywy każdego z tych obiektów, jeżeli podróżujesz razem z nimi częstotliwość i długość fali światła wysyłanego jest taka sama. Jedyną różnicą jest to, że ten gość oddala się ode mnie lub ja oddalam się od niego, zależy jak na to patrzeć, gdy ja jestem w spoczynku, lub gdy źródło światła znajduje się w spoczynku, podczas gdy w tym pierwszym przypadku obserwator i obiekt znajdują się w spoczynku. Co w tej sytuacji powiedzą moje oczy? Moje oczy będą odbierać każdy z kolejnych impulsów lub każdy z tych kolejnych przebiegów i powiedzą "Hej, odebraliśmy tutaj większą długość fali i mniejszą częstotliwość." Jak więc zmieni się postrzeganie światła? Załóżmy, że jest to zielone światło. Jeżeli znajdowalibyśmy się razem z obserwatorem w spoczynku byłoby zielone światło. Przypatrzmy się widmu fal elektromagnetycznych. (mam ten obrazek z Wikipedii) Jeżeli więc bylibyśmy w spoczynku względem obserwatora, znajdowalibyśmy się części widma należącej do światła zielonego. Długość fali około 500nm. Ale jeśli nagle, ponieważ obiekt oddala się to ogromną prędkością, postrzegana długość fali staje się większa. Z mojego punktu widzenia będzie posiadał większą długość fali. Możesz zauważyć co się dzieje, światło będzie się wydawało bardziej czerwone. Przeniesie się ku czerwonej części widma. I to zjawisko jest nazywane przesunięciem ku czerwieni. To jest PRZESUNIĘCIE DO CZERWIENI. Zrobiłem kilka filmów w liście odtwarzania zajmującej się fizyką mówiących o Efekcie Dopplera. W tamtych filmach mówiłem o falach dźwiękowych i postrzeganej częstotliwości dźwięku gdy coś zbliża się do nas lub gdy się od nas oddala. To jest dokładnie ten sam pomysł. Jest to efekt Dopplera dla fal świetlnych. I powodem dla którego efekt Dopplera działa w przypadku światła podróżującego przez przestrzeń i w przypadku dźwięku podróżującego przez powietrze, ponieważ dźwięk jest falą akustyczną podróżującą w powietrzu, niezależnie od tego czy źródło oddala się od ciebie czy porusza się w twoją stronę, fala dźwiękowa będzie się przemieszczać się ze stałą prędkością dźwięku w powietrzu przy ustalonym ciśnieniu i pozostałych warunkach. I światło działa podobnie! Ale w próżni. Niezależnie od tego, co robi źródło światła, sama fala świetlna będzie zawsze podróżować z tą samą prędkością. Jedyną różnicą jest to, że postrzegane częstotliwości i długości fali się zmienią się. Teraz przyczyną dla której mówię o tym, jest to że możesz korzystać z tej własności światła (to, że ulega przesunięciu ku czerwieni), aby sprawdzić, czy rzeczy oddalają się od ciebie czy się do Ciebie zbliżają! I ludzie mówią o przesunięciu ku czerwieni, ponieważ większość galaktyk we Wszechświecie oddala się od nas i jest to jeden z powodów, które skłaniają nas do uznania prawdziwości Teorii Wielkiego Wybuchu. Odwrotne zjawisko następuje, jeżeli coś zbliża się do mnie z ogromną prędkością, wówczas mamy do czynienia z czymś co nazywamy przesunięciem ku fioletowi. Częstotliwość się zwiększy i światło będzie się wydawać bardziej niebieskie lub purpurowe. Kolejną rzeczą, którą chciałbym podkreślić jest to, że zjawisko przesunięcia ku czerwieni, że ten pomysł nie dotyczy tylko i wyłącznie światła widzialnego. Można go zastosować do fal których nie jesteśmy w stanie zobaczyć. Światło stanie się bardziej czerwone (niestety nie będzie tego już widać), może się tak stać ze światłem, które jest bardziej czerwone od światła czerwonego! Przykładowo promieniowanie, które zostało wysłane mogło być mikrofalowe, ale ponieważ źródło światła szybko się od nas oddala, może być odebrane jako fale radiowe. I prawda jest taka (powinienem o tym powiedzieć w filmie o mikrofalowym promieniowaniu tła) że odbieramy to promieniowanie jako mikrofale, ale źródła tych fal oddalały się od nas. Zostały przesunięte ku czerwieni. Tak naprawdę te źródła nie emitowały promieniowania mikrofalowego. To co MY obserwujemy (jest to jedno z przewidywań Teorii Wielkiego Wybuchu) to jest promieniowanie mikrofalowe. Tak czy inaczej, mam nadzieję, że daje to wam pewne pojęcie o tym czym jest przesunięcie ku czerwieni. Teraz możemy korzystać z tego narzędzia do wytłumaczenia dlaczego uważamy, żę tak wiele rzeczy oddala się od nas. A teraz pozwól, że upewnię się że dobrze zrozumiałeś. Jeśli miałbym dwa obiekty, załóżmy że oba są słońcami (lub galaktykami, nieważne) i z powodu innych właściwości (nie będę teraz o nich opowiadał) prawdopodobnie wysyłają światło o tym samym kolorze. Wiemy to ponieważ znamy inne właściwości tej gwiazdy lub galaktyki. Teraz jeżeli to co obserwujemy wydaje się nam być bardziej czerwone niż to, wtedy wiemy że obiekt oddala się od nas. I im bardziej jest przesunięte ku czerwieni, im bardziej jego długość fali jest rozciągnięta, względem długości fali z tej drugiej gwiazdy, tym szybciej ten obiekt oddala się od nas.