WEBVTT Kind: captions; Language: fi 1 00:00:00.000 --> 00:00:04.770 Esitämme nyt siis seuraavan 2 00:00:04.770 --> 00:00:09.750 kysymyksen: kun meillä on tällainen valoaaltoja lähettävä 3 00:00:09.750 --> 00:00:13.860 aaltolähde eli tällainen pallo, joka levossa ollessaan 4 00:00:13.860 --> 00:00:18.500 lähettää samanväristä valoa vasemmalle ja oikealle, 5 00:00:18.500 --> 00:00:24.650 niin kun se liikkuu oikealle nopeudella v niin minkä taajuista 6 00:00:24.650 --> 00:00:30.110 värähtelyä havaitsemme täällä oikealla eli kun valonlähde lähestyy ja täällä 7 00:00:30.110 --> 00:00:36.000 vasemmalla kuin valolähde loittonee? Tästä on siis kysymys. 8 00:00:36.000 --> 00:00:41.010 Aloitetaan vastaamaan tähän kysymykseen tarkastelemalla valonlähdettä 9 00:00:41.010 --> 00:00:46.050 tai yleisesti aaltolähdettä, joka lähettää valoa tässä oikealle 10 00:00:46.050 --> 00:00:50.970 taajudella f0 eli 1/T, missä T 11 00:00:50.970 --> 00:00:56.460 on värähtelyjakson jaksonaika. Tämä aika on valonlähteen ominaisaikaa 12 00:00:56.460 --> 00:01:00.330 sillä lähde on tässä koordinaatistossa K 13 00:01:00.330 --> 00:01:04.890 paikallaan. Tämä animaatiossa näkyvä värähtely 14 00:01:04.890 --> 00:01:10.000 ei muuten liittynyt tämän lähteen varsinaiseen liikkeeseen. 15 00:01:10.000 --> 00:01:15.700 Tämän ajan T välein siis lähde emittoi aaltoliikettä yhden 16 00:01:15.700 --> 00:01:21.500 jakson verran, yhden kokonaisen aallonpituuden ja 17 00:01:21.500 --> 00:01:26.390 aalto liikkuu valonnopeudella c, tietenkin. Tarkastellaan sitten 18 00:01:26.390 --> 00:01:31.160 täsmälleen tätä samaa tapahtumaa mutta nyt koordinaatistossa 19 00:01:31.160 --> 00:01:35.450 K', jossa lähde eli koordinaatisto K 20 00:01:35.450 --> 00:01:40.000 liikkuu oikielle nopeudellaan v. 21 00:01:40.000 --> 00:01:45.490 Tämä lähde edelleen lähettää valoa eli sähkömagneettisen aallon 22 00:01:45.490 --> 00:01:50.830 jonka etenemisnopeus on c myös tässä koordinaatistossa K', 23 00:01:50.830 --> 00:01:56.000 suhteellisuusteorian peruspostulaatin mukaan. 24 00:01:56.000 --> 00:02:00.500 Nyt kuitenkin aikadilaation vuoksi tämä lähteen 25 00:02:00.500 --> 00:02:05.840 sisäinen aika eli ominaisaika nähdään tässä koordinaatistossa K' 26 00:02:05.840 --> 00:02:09.740 hidastuneena, mikä tarkoittaa että lähteen 27 00:02:09.740 --> 00:02:14.000 värähtely nähdään hidastuneena. 28 00:02:14.000 --> 00:02:16.550 Koordinaatistossa K' 29 00:02:16.750 --> 00:02:22.060 havainnoituna värähtelyn jaksonaika T' on siten 30 00:02:22.060 --> 00:02:27.610 gamma kertaa tämän lähteen sisäinen jaksonaika T. 31 00:02:27.610 --> 00:02:32.800 Jaksonaika siis kasvaa koska tämä gamma on aina 32 00:02:32.800 --> 00:02:38.050 suurempi kuin yksi. Ja tämä on se keskeinen huomio 33 00:02:38.050 --> 00:02:43.500 tällä videolla, loppu onkin sitten suoraviivaisempaa. 34 00:02:43.500 --> 00:02:49.470 Nimittäin, jaksonajan T' aikana lähde etenee matkan nopeus v 35 00:02:49.470 --> 00:02:55.680 kerta aika T', samalla kun valoaalto itsessään 36 00:02:55.680 --> 00:03:01.000 etenee matkan nopeus c kertaa aika T'. 37 00:03:01.000 --> 00:03:06.700 Siten valon aallonpituus tähän liikkeen suuntaan lambda+ on 38 00:03:06.700 --> 00:03:12.500 näiden matkojen erotus eli (c-v)*T'. 39 00:03:12.500 --> 00:03:17.990 Tätä aallonpituutta vastaava valon taajuus f+ 40 00:03:17.990 --> 00:03:22.910 on ihan aaltoyhtälön mukaan valonnopeus c jaettuna 41 00:03:22.910 --> 00:03:28.220 aallonpituudella. Sijoitetaan aallonpituuden lauseke lambda+. 42 00:03:28.220 --> 00:03:34.070 Tuolta edelleen pidentyneen jakson ajan T' lauseke. 43 00:03:34.070 --> 00:03:38.750 Ja kun vielä sijoitetaan gamman lauseke ja sievennetään, 44 00:03:38.750 --> 00:03:43.750 niin taajuudelle saadaan tällainen lauseke. 45 00:03:43.750 --> 00:03:49.750 Eli opimme siis seuraavaa: Kun valonlähde on paikallaan, se 46 00:03:49.750 --> 00:03:55.750 lähettää valoa taajuudella f0 tässä molempiin suuntiin. 47 00:03:55.750 --> 00:04:00.820 mutta kun se liikkuu nopeudellaan v niin lähteen 48 00:04:00.820 --> 00:04:05.470 lähestyessä kohtisuoraan havaitaan taajuus f+ 49 00:04:05.470 --> 00:04:10.660 ja lähteen loitontuessa kohtisuoraan havaitaan taajuus 50 00:04:10.660 --> 00:04:15.490 f-. Tämän loittonevan tapauksen muuten saa ihan suoraan 51 00:04:15.490 --> 00:04:20.440 kun voin vaihtaa nopeuden v negatiiviseksi. Ja tällä tavoin 52 00:04:20.440 --> 00:04:25.000 saimme vastauksen videon alussa esittämäämme kysymykseen. 53 00:04:25.000 --> 00:04:30.460 Näissä lausekkeissa nopeus v on aina positiivinen joten 54 00:04:30.460 --> 00:04:35.230 lähestyvälle lähteelle taajuus aina kasvaa, neliöjuurilauseke täällä 55 00:04:35.230 --> 00:04:40.720 on aina suurempi kuin yksi ja loittonevalle lähteelle taajuus aina pienenee, 56 00:04:40.720 --> 00:04:45.280 tämä lauseke on aina pienempi kuin yksi. Jos 57 00:04:45.280 --> 00:04:50.250 nopeus on esimerkiksi kahdeksankymmentä prosenttia valonnopeudesta 58 00:04:50.250 --> 00:04:56.250 loittonevan valon taajuus pienenee kolmasosaan ja lähestyvän valon taajuus kasvaa 59 00:04:56.250 --> 00:05:00.780 kolminkertaiseksi. Tämä on dopplerin ilmiön valolle.