Servus,
beim akustischen Dopplereffekt unterscheidet man ja sinnvollerweise zwischen bewegte Quelle und ruhender Beobachter - und andersrum.
Beim optischen ist da ja wohl nicht so. (gibt ja auch nur eine Formel dafür) Aber warum?
Ich denke es hängt irgendwie damit zusammen, dass elm. Wellen kein Medium benötigen, um sich auszubreiten…
Außerdem spricht man von einer „Rotverscheibung der Spektrallinien“, wenn sich beispielsweise ein Stern weg bewegt. (bzw. Blauverschiebung, wenn er auf uns zu kommt)
Doch wie kann man das sichtbar machen? Ich hab noch nie rote oder blaue Sterne am Himmel gesehen 
Danke für eure Antworten,
Juli
Hallo!
Beim optischen ist da ja wohl nicht so. (gibt ja auch nur eine Formel dafür) Aber warum?
Das ergibt sich aus der Relativitätstheorie.
Ich denke es hängt irgendwie damit zusammen, dass elm. Wellen kein Medium benötigen, um sich auszubreiten…
Ob sie ein Medium benötigen, spielt dafür keine Rolle.
Grüße
Andreas
Hallo!
beim akustischen Dopplereffekt unterscheidet man ja
sinnvollerweise zwischen bewegte Quelle und ruhender
Beobachter - und andersrum.
Beim optischen ist da ja wohl nicht so. (gibt ja auch nur eine
Formel dafür) Aber warum?
Ich denke es hängt irgendwie damit zusammen, dass elm. Wellen
kein Medium benötigen, um sich auszubreiten…
Genau so ist es. Entscheidend für den Dopplereffekt ist nur die Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger. Wenn Du Dich ein bisschen mit Relativitätstheorie auskennst: Wenn man die Formel ausrechnen will betrachtet man beispielsweise den Sender als ruhend und den Empfänger als bewegt. Der Empfänger misst demnach eine verkürzte Wellenlänge (gleiche Begründung wie beim akustischen Dopplereffekt) und berechnet daraus die Frequenz. Hierzu verwendet er aber zudem eine Zeitskala, die wegen Einsteins Zeitdilatation gegenüber unserer Zeitskala gedehnt ist. Nach einer Rechnung, bei der man mal seine Fähigkeiten im Bruchrechnen mit Wurzeln üben kann, kommt dann genau die Formel für den optischen Dopplereffekt raus. (Wenn man stattdessen den Sender als bewegt und den Empfänger als ruhend betrachtet, kommt dasselbe raus. Hier kommt der Lorentz-Faktor über die verstimmte Sendefrequenz rein. Schließlich kann man die Formel auch noch klassisch herleiten, auch wenn das physikalisch falsch ist. Der optische Doppler-Effekt ist nämlich genau das geometrische Mittel zwischen dem akustischen Doppler-Effekt mit bewegtem Sender und dem akustischen Doppler-Effekt mit bewegtem Empfänger.)
Außerdem spricht man von einer „Rotverscheibung der
Spektrallinien“, wenn sich beispielsweise ein Stern weg
bewegt. (bzw. Blauverschiebung, wenn er auf uns zu kommt)
Doch wie kann man das sichtbar machen? Ich hab noch nie rote
oder blaue Sterne am Himmel gesehen
Unser Auge ist nur bei hinreichend großen Lichtstärken empfindlich genug um Farben zu unterscheiden. Tatsächlich unterscheiden sich die Farben der Sterne doch (wenn auch aus anderen Gründen).
Die Rotverschiebung wirkt sich im allgemeinen nicht sehr dramatisch auf die scheinbare Farbe eines Sterns aus, weil wir ja nur einen gewissen Ausschnitt aus dem Spektrum sehen. Wenn das Spektrum als zu größeren Wellenlängen hin verschoben werden, dann fallen zwar auf der einen Seite Teile des Spektrums aus dem sichtbaren Bereich heraus. Dafür wandern auf der anderen Seite Teile nach.
Um die Rotverschiebung zu zeigen, trennt man das Licht eines Sterns mit einem Spetrometer auf. Die Fraunhoferschen Linien, die durch die Absorption von bestimmten Atomen in der Atmosphäre eines Sterns entstehen haben ein ganz charakteristisches Muster. Ist dieses Muster aus schwarzen Linien im ansonsten regenbogenfarbenen Spektrum verschoben, dann spricht man von „Rot-“ bzw. „Blauverschiebung“.
Michael
Hallo!
Ob sie ein Medium benötigen, spielt dafür keine Rolle.
Doch, und zwar die entscheidende!
Michael
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Hallo Michael!
Doch, und zwar die entscheidende!
Nein.
Ausgerechnet du solltest es besser wissen.
Die Relativitätstheorie funktioniert unabhängig davon, ob man die Existenz eines Äthers annimmt (früher üblich) oder nicht (heute üblich).
Grüße
Andreas
Hallo, erstmal ein Danke für deine schnelle und vor allem ausführliche Antwort. Allerdings steht bei mir immernoch hier und da ein Fragezeichen; manche vielleicht auch, weil ich mich mit der Relativitätstheorie nicht wirklich auskenne…
Entscheidend für den Dopplereffekt ist nur
die Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger.
[…]Hierzu verwendet er aber zudem eine Zeitskala, die
wegen Einsteins Zeitdilatation gegenüber unserer Zeitskala
gedehnt ist.
Warum? Da es sich hier um die Lichtgeschwindigkeit handelt und diese nach der Relativitätstheorie so schnell ist, dass sie schon mit dem Faktor Zeit „spielt“?
Nach einer Rechnung, bei der man mal seine
Fähigkeiten im Bruchrechnen mit Wurzeln üben kann, kommt dann
genau die Formel für den optischen Dopplereffekt raus.
Diese Rechnung: „[…]Da die Zeit beim bewegten Beobachter langsamer vergeht, ändert sich die Sendefrequenz f1 und ist um den Faktor 1/(1-v²/c²)1/2 erhöht.[…]“ (aus http://www.dopplereffekt.de/dopple_3.htm)
Das mit der Rot-und Blauverschiebung meine ich eigentlich nun verstanden zu haben; nur noch eine Frage dazu: Woher weiß man, wie das Muster aus Absorptionslinien normalerweise aussieht? Woher weiß ich also, ob das vorliegende Muster mit oder ohne Verschiebung ist? Wie bzw. mit was vergleiche ich das?
Schönen Abend,
Juli
Hallo!
Entscheidend für den Dopplereffekt ist nur
die Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger.
[…]Hierzu verwendet er aber zudem eine Zeitskala, die
wegen Einsteins Zeitdilatation gegenüber unserer Zeitskala
gedehnt ist.
Warum? Da es sich hier um die Lichtgeschwindigkeit handelt und
diese nach der Relativitätstheorie so schnell ist, dass sie
schon mit dem Faktor Zeit „spielt“?
Es hat nur indirekt mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun, es geht um die Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger. Diese muss groß genug sein, damit man überhaupt einen Dopplereffekt beobachten kann. Und bei so großen Geschwindigkeiten kann man eben die relativistischen Effekte nicht mehr vernachlässigen.
Das mit der Rot-und Blauverschiebung meine ich eigentlich nun
verstanden zu haben; nur noch eine Frage dazu: Woher weiß man,
wie das Muster aus Absorptionslinien normalerweise aussieht?
Man kennt es von der Sonne, z. B. hier: http://www.baader-planetarium.de/sektion/s40/bilder/…
Das untere Spektrum ist das der Sonne. Eine ganz berühmte Linie ist die Na-Linie bei 589,6 nm. Bei sehr genauer Messung kann man erkennen, dass es sich in Wirklichkeit um eine Doppellinie handelt. Wenn diese doppelte Linie bei einer anderen Wellenlänge zu finden ist, dann kannst Du daraus die Dopplerverschiebung berechnen.
Ach ja, woher weiß ich dass das Sonnenspektrum nicht dopplerverschoben ist? Nun, die Umlaufbahn der Erde ist nicht allzusehr elliptisch, so dass die Radialgeschwindigkeit der Erde nicht viel ausmachen kann.
Michael
Hallo!
Die Relativitätstheorie funktioniert unabhängig davon, ob man
die Existenz eines Äthers annimmt (früher üblich) oder nicht
(heute üblich).
Ach ja? Vielleicht reden wir ja aneinander vorbei, aber mit Äther meine ich ein Medium, an dessen Bewegungszustand die Ausbreitung des Lichts gekoppelt ist. Mit anderen Worten: Wenn ich mich im Ruhesystem des Äthers befinde, ist die Ausbreitung des Lichts isotrop. Wenn ich mich jedoch in einem System befinde, in dem sich der Äther bewegt, dann ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts nicht isotrop. Das steht nach meiner Überzeugung im Gegensatz zum Relativitätsprinzip, zumal diese Anisotropie im Michelson-Morley-Experiment nicht nachgewiesen werden konnte.
Michael
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Hallo Michael!
Mit Äther meine ich ein Medium, an dessen Bewegungszustand die Ausbreitung des Lichts gekoppelt ist.
Dem stimme ich zu.
Mit anderen Worten: Wenn ich mich im Ruhesystem des Äthers befinde, ist die Ausbreitung des Lichts isotrop.
Richtig.
Wenn ich mich jedoch in einem System befinde, in dem sich der Äther bewegt, dann ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts nicht isotrop.
Es sei denn, man wendet die Lorentz-Transformation an. Dann verschwindet die Anisotropie.
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzsche_%C3%84thert…
Diese Anisotropie im Michelson-Morley-Experiment nicht nachgewiesen werden konnte.
Aus obigem Grund.
Grüße
Andreas
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Hallo,
Außerdem spricht man von einer „Rotverscheibung der
Spektrallinien“, wenn sich beispielsweise ein Stern weg
bewegt. (bzw. Blauverschiebung, wenn er auf uns zu kommt)
Doch wie kann man das sichtbar machen? Ich hab noch nie rote
oder blaue Sterne am Himmel gesehen
Der Himmel ist voll von blauen und roten Sternen 
Schau einfach mal genau hin, die Sterne leuchten nicht alle gleich. Allerdings hat dies nichts mit Rot- oder Blauverschiebung zu tun, sondern mit ihrer Oberflächen-Temperatur.
Das siehst du z.B. auf diesem Foto, dass die Sterne teilweise bläulich, weiß oder rötlich leuchten. Mit bloßem Auge ist der Unterschied nicht ganz so extrem, da das Foto wahrscheinlich 1-2min Belichtungszeit hat, aber man kann es auch mit dem Auge sehen.
http://www.nightsky.at/Obs/Klinke09/Strichspuren_SO_…
Eine Rot- und Blauverschiebung würdest du mit bloßem Auge dagegen erst feststellen, wenn sich das andere Objekt mit grob mindestens halber Lichtgeschwindigkeit relativ zu dir bewegt. Die Sterne die mit bloßem Auge am Himmel sichtbar sind bewegen sich dafür alle viel zu langsam.
Man kann aber eine Spektralanalyse machen, d.h. die Absorptions- und Emissionslinien des Lichts eines Objekts sichtbar machen. Jeder Stoff (z.B. Eisen, Wasserstoff, etc) hat solche Linien, deren Position charakteristisch ist. Wenn sich ein Objekt von dir entfernt bzw auf dich zu bewegt, dann sind diese Linien mehr oder weniger stark (je nach Geschwindigkeit) in den kürzeren (Blauverschiebung) oder längeren Wellenlängenbereich (Rotverschiebung) verschoben. Aus der Größe der Verschiebung kann man daher ableiten, wie schnell sich etwas relativ zu einem bewegt.
http://www.sternwarte.uni-erlangen.de/lehre/d_spectr…
http://de.wikipedia.org/wiki/Spektroskopie
vg,
d.
Hallo!
Wenn ich mich jedoch in einem System befinde, in dem sich der Äther bewegt, dann ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts nicht isotrop.
Es sei denn, man wendet die Lorentz-Transformation an. Dann
verschwindet die Anisotropie.
Ja, okay, hast recht.
Nur wird heutzutage ja die Lorentz-Trafo aus dem Relativitätsprinzip gefolgert und nicht zu seiner Begründung herangezogen. Wenn ich „Äther“ sage, meine ich deshalb eine vor-relativistische klassische Sichtweise davon, in der Raum und Zeit absolut sind. In einer solchen Welt stünde das Vorhandensein eines Äthers tatsächlich im Widerspruch zum optischen Dopplereffekt. (… in einer Lorentz-Äther-Welt jedoch nicht).
Womit sich unser vermeintlicher Gegensatz tatsächlich als Kommunikationsproblem herausgestellt hat…
Michael
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