DOPPLEREFFEKTEN Abstrakt : Dopplereffekten är ett fysikaliskt fenomen som yttrar sig i frekvens och våglängdsförändringar hos ljud när en ljudkälla är i rörelse eller om den person som hör ljudet är i rörelse i förhållande till källan. Effekten har felaktigt överförts att gälla för ljus, ett helt annat fysikaliskt fenomen med vågegenskaper, dock med en helt annan fysikalisk bakgrund. I litteraturen är det vanligt att förändringar i färg och våglängd hos ljus tolkas som en dopplereffekt. Detta är emellertid djupt felaktigt och orsaken härtill ges i nedanstående text. Dopplereffekten har fått sitt namn efter upptäckaren C. Doppler och är i vardagliga sammanhang ett relativt välkänt fenomen. Då en ambulans eller brandbil med påslagna sirener närmar sig hörs en stigande ton, om fordonen fjärmar sig hörs en fallande ton. Om fordonen är stillastående hörs signalen oförändrad i tonhöjd. Även i det fall fordonen är i vila ,men den person som hör signalen är i rörelse, upplever denna person en stigande eller fallande ton , beroende på rörelseriktning och hastighet relativt ljudkällan. Om både ljudkällan och den som lyssnar är i samtidig rörelse, uppstår då givetvis en sammanlagd effekt. En dopplereffekt kan endast uppstå om det finns ett materiellt medium mellan källa och mottagare. I de vanligaste fallen är det fråga om luftens atmosfär , men även vatten och andra vätskor liksom fasta material kan fungera som transportlänk för vågenergin mellan källa och mottagare. I avsaknad av ett medium kan således ingen dopplereffekt uppkomma, eftersom ej heller någon energitransport då ej är möjlig. Att tala eller sprida ut ljud i ett lufttomt rum är således inte möjligt. Astrounaterna på månen eller i tomma rymden måste använda sig av radiolänk för att kunna kommunicera med varandra. Men vad är då orsaken till dopplereffekten ? Då ett ljud alstras genom tal, sång, musik eller på annat sätt, utsättes den omgivande luften av tryckvariationer som fortplantar sig som en våg i ljudets rörelseriktning . En mera visuell bild av detta förlopp kan man studera då man kastar en sten i vatten. Vågorna sprider sig som koncentriska ringar ut från stenen. Observeras bör att luftmolekylerna respektive vattenmolekylerna inte nämnvärt förflyttar sig i vågens rörelseriktning, utan förmedlas till största delen genom transversella ( vinkelräta mot rörelseriktningen ) rörelser. Kännetecknande för ljudtransport genom media är en bestämd hastighet bestämt av mediets fysikaliska tillstånd och beskaffenhet. Framför allt är det mediets täthet som är avgörande för vågtransportens hastighet. I luft är våghastigtheten ca 342 meter per sekund, i vatten och metaller högre hastighet, eftersom tätheten är större. Dopplereffekten är sålunda en fysikalisk effekt som uppstår vid rörelse hos en ljudkälla eller mottagare, då ett materiellt medium förekommer mellan källa och mottagare. De fysikaliska effekterna består av förändring i ljudets frekvens ( tonhöjd )samt i ljudets våglängd (avståndet mellan två trycknoder)i vågens rörelseriktning. Vågens rörelsehastighet är konstant och påverkas inte av källans rörelse, endast av mottagarens relativa rörelse i förhållande till den framrusande vågen. Eftersom det är mediet som bestämmer vågens rörelsehastighet, kan inte energi mellan ljudkälla och mottagare överföras snabbare, även om ljudkällan är i rörelse. Effekten blir istället att ljudets våglängd pressas ihop och dess frekvens (tonhöjd) stiger. Då ljudkällans hastighet uppnår ljudets egenhastighet i mediet, uppstår en speciell effekt, man säger att man går igenom ljudvallen, hos snabba flygplan kännetecknad av en kraftig smäll, dvs en kraftig ljudeffekt. Sålunda, vid källpunkten går våglängden mot noll och tonhöjden mot oändligheten . Men så förhåller det sig inte vid mottagaren. Här förändras tonhöjden endast i proportion till mottagarens rörelse och går inte upp till ett obegränsat värde. Eftersom våglängdens magnitud redan är bestämd av källan och det mellanliggande mediet, kan våglängden inte förändras utan förblir konstant. Den uppmätta våghastigheten mellan två vågtoppar kommer dock att stå i direkt relation till mottagarens rörelser. Vi finner sålunda att dopplereffekten inte har exakt samma fysikaliska orsak vid källan och vid mottagaren. Effekten representeras av två helt olika matematiska funktioner, som ger helt olika resultat av våglängd, frekens och våghastighet som funktion av rörelser hos källa och mottagare. Dessa fakta kanske är kända men inte tillräckligt väl uppmärksammade , då man ofta på ett synnerligen slarvigt sätt använder sig av dopplereffekten för att beskriva diverse andra fysikaliska fenomen som inte har med energitransport i media att göra. LJUS OCH ENERGIVÅGOR I flera århundraden var den rådande uppfattningen att ljus utgjordes av vågor i ett bärande medium, den så kallade ljusetern. Anledningen till detta var givetvis att ljus uppvisade liknande egenskaper som andra kända vågfenomen i form av fortplantningshastighet, energi, våglängd och frekvens. Några avgörande experiment utförda i slutet av 1800-talet av paret Michelson and Morley, kunde emellertid avvisa denna uppfattning, definitivt och en gång för alla. Och detta är också idag den etablerade uppfattningen, där även Einstein på sin tid sällade sig till denna uppfattning. Vid studier av fysiklitteratur, böcker och artiklar, ofta skrivna av välrenomerade författare verksamma inom den etablerade vetenskapen, tolkas ofta ljusets vågegenskaper som ett resultat av en dopplereffekt. Med bakgrund av det här nu sagda framgår emellertid klart att en sådan tolkning är djupt felaktig. I avsaknad av en aktiv ljuseter är det ju fullt klart att en sådan analogi är omöjlig. Nu är det dock så att även ljus uppvisar vågegenskaper och detta måste ju kunna förklaras på något sätt, dock ej med hjälp av någon dopplereffekt. Det finns en nöjaktig förklaring till detta, den är att ljuset utgöres av en ström av neutrala partiklar som stötes ut från en ljuskälla med den konstanta hastigheten c, ljusets hastighet i vakuum 300.000 kilo meter per sekund. Partiklarna stöts ut i takt med flukturationer hos källan, som ger ljuset dess frekvens. Våglängden bestäms av avståndet mellan två successiva vågflukturationer. Då nu en ljuskälla förflyttar sig i relation till en observatör , kommer den utgående vågens hastighet att adderas till källans rörelse. Vågländen hos ljuset blir därvid oförändrat , men frekvensen (ljusets färg ) förändras samt ljusets hastighet blir summan av ljusets standardhastighet och källans egenrörelse. I observationspunkten uppstår en frekvensförändring i takt med observatörens rörelse, liksom även en additiv effekt mellan ljusets normalhastighet och observatörens rörelse. Ingen förändring av den uppmätta våglängden förekomer. Vi finner sålunda, att i denna modell en slags ekvivalent dopplereffekt förekommer, som dock ur exakt fysikalisk mening inte är en sådan. Vi finner även att exakt symmetri förekommer mellan effekten vid källan och hos observatören, vilket ju inte var fallet vid den sanna dopplereffekten. Denna tolkning av ljusets skenbara dopplereffekt är den ur fysikalisk mening den enda möjliga förklaringsmodellen. ( För att ge en fullständig beskrivning skall också nämnas att en fasförskjutning(tidsförskjutning) kan erhållas mellan angränsande noder även om vi försummar hastighetskomponentens inverkan. Detta motsvarar uppmätning av en tidsdifferens mellan två statiska tillstånd i mottagarens rumsliga läge i relation till källan.Denna effekt där man sålunda mäter en tidsdifferens mellan två successiva tillståndkan användas i radarliknande sammanhang, dock ger metoden ej upphov till färgförändringar hos ljuset såsom är fallet hos en verklig doppler-effekt. Härmed menas, att om hastighetskomponenten tas vort ovh endast faseffekten kvarstår, ingen färgförändring hos rörliga ljuskällor kan motiveras). Varför man undviker denna tolkning är ett mysterium. Naturvetenskapen berömmer sig av att vara grundad på den vetenskapliga metoden, dvs på objektiv och saklig analys. Men här finns ett problem, en seglivad teori och myt som varit förhärskande inom fysiken de senaste 100 åren, det är Einsteins relativitetsteori som grundar sig på hypotesen om ljusets absoluta natur, dvs att ljusets rörelsehastighet ej påverkas av varken källans eller mottagarens rörelse, och därmed kan vår synbarligen enkla och naturliga tolkning av ljusets beteende tillbakavisas inga avgörande bevis på att Einsteins övernaturliga tolkning av ljusets natur är riktig, men i vågskålen ligger legitimiteten hos hela relativitetsteorin samt därmed även trovärdigheten av stora delar av den moderna fysikens tolkningar. Delvis har man insett detta problem, men för att slippa ta avgörande ställning har man inom kosmologin postulerat ett expanderande universum, som utan att rubba Einsteins hypoteser, skulle kunna förklara rödförskjutningen av ljus från avlägsna galaxer. Men problemet kvarstår, mera närbelägna kosmiska objekt, där denna effekt av ett expanderande universum ej kan påräknas, både röd och blåförskjutning av ljusspektra förekommer. Många författare av fysiklitteratur försöker i detta läge att återigen lura sina läsare att det i dessa fall är fråga om en dopplereffekt, vilket det naturligtvis inte är. En atom som mottager en signal med en viss frekvens, avger en signal med samma frekvens eftersom det primärt är ljusets färg som atomen reagerar på. Men den utgående signalens hastighet är alltid lika med ljusets hastighet relativt ljuskällan, vilket innebär att om det infallande ljusets hastighet avviker från standardhastigheten, denna hastighet normaliseras i reaktion med atomen. Konkret innebär detta att om den infallande hastigheten är större än normalhastigheten hos ljuset, detta konverteras till en kortare våglängd i den mottagande punkten. På motsatt sätt förhåller det sig om den infallande strålen har lägre hastighet, vilket då resulterar i en längre våglängd i den mottagande punkten. Denna tolkning samstämmer med Ritz emissionsteori från 1907, vilket sålunda förklarar att långsamt inkommande ljus från universum inte mäts upp som ett sådant utan registreras som ett ljus vars spektrum är förskjutet mot det röda området i ljusspektrat. Nu har vi knutit ihop påsen och fått en koncistent och motsägelsefri teori för ljusets egenskaper vad beträffar dess parametrar av hastighet, våglängd och frekvens, men på offeraltaret ligger Einsteins ljuspostulat och därmed även hans speciella relativitetsteori. Och Einstein själv uttryckte saken som så, att om ljusets hastighet det allra minsta avviker från standardhastigheten c, är både den speciella och den allmänna relativitetsteorin felaktiga. I valet mellan två teorier och tolkningar av naturliga fenomen väljer vi självklart den beskrivning som bäst samstämmer med verkliga erfarenheter och inte den som enbart vilar på lösa antaganden om hur naturen är. Relativitetsteorin är en sådan teori som vilar på ett antal ad.hoc hypoteser vars giltighet aldrig experimentellt bekräftats. Därför bör vi välja den förklaringsmodell för dopplereffekten som bäst överensstämmer med objektiv analys och vad vi känner till från praktisk erfarenhet. Ove Tedenstig 2009 Stop Ovest 23.03FORMELSAMLING FÖR BERÄKNING AV DOPPLEREFFEKTEN FÖR LJUD OCH FÖR EN DOPPLERLIKNANDE EFFEKT FÖR LJUS Av Ove Tedenstig 2009 Några allmänna villkor och definitioner för beräkningen: 1.Ljudkällan förutsättes vara i vila eller i rörelse i ett elastiskt medium, som kan vara luft 2.Mottagaren är en ljudtekniker utrustad med mätanordningar för frekvens, våglängd, hastighet och tidsfas 3.Mediet förutsättes bfinna sig i vila relativt en gemensam referenspunkt, som också är referens för ljudkällans och mottagarens läge och rörelse 4. rörelsKällan befinner sig till vänster om mottagaren befinner sig till höger om denna på ett visst avstånd med mediet mellandem 5.Positiva rörelser hos källa, mottagare samt energitransport är från vänster till höge 6.Positiv rörelseriktning betecknas med tecken + och negativ rörelseriktning med ett – tecken 7.Energitransporteni mediat förutsättes vara konstant vid konstant lufttryck, temperatur, fukighet mm parametrar som marginellt kan påverka mätresultatet 8.Vad övrigt är, är definieras i anslutning till texten nedan MATEMATISKA DEFINITIONER Vk0 ljudkällans hastighet i vila Vk källans hastighet i rörelse + tecken betecknar rörelser hos källa, mottagare eller energitransport Från vänster till höger i koordinatsystemet - Sammaledes för negativa rörerelser från o Höger till vänster i koordinatsystemet vr0 mottagarens hastighet i vila relativt det gemensamma koordinatsystemet - vr mottagarens hastighet i det gemensamma koordinatsysteme C (stora C) energitransportens hastighet i mediat reller i fri rymd Refererat till en yttregemensam referenspunkt C (lilla c) energitransportens hastighet mellan källa och mottagare Då käälla aoch mottagare är i vila - Fk0 den frekven som källan har då den befinner sig i vila, mätt med källan som referens Fk den frekvens som källan har då den befinner sig i rörelste, mätt med källan som referenspunkt. Källans frekvens är konstant och påverkas inte av källans rörelse, dvs fk=fk0 - - Fr0 den frekvens som mottagaren mottager från källan då mottagaren befinner sig i vila Fr den frekvens som registreras i mottagaren då den befinner sig i rörelse F0 den frekvens som kan uppmätas i mediet då källan befinner sig i vila. Denna frekvens är densamma som den frekvens om kan uppmätas i mottagtaren då bådre källa och mottagare befinner sig i vila F deb frekvens som kan uppmätas i mediet då källan bfinner sig i rörelse. Denna frekvens är densamma som vid mottagaren om mottagaren befinner sig i vila W0 den våglängd som kan uppmätas i mediat utanför källan då källan befinner sig i vila W den våglängd som kan uppmätas i mediet utanför källan då källan befinner sig i rörelse är en teoriberoende faktor för källans rörelse och är Lika med 1 om signalens hastighet är källberoendte och lika Med 0 om källans rörelse ej påverkar signalens hastighet Kr samma sak som ovan men gällande föpr mottagarens PÅVERKAN AV DEN UPPMÄTTA HASTIGHETEN Kk Kr en konstant för mottagarens rörelse, vanligtvid lika med 1 I den matematiska analysen nedan användes endast konstanterna kk och kr i det fall ett medium för energitransporten saknas. sssss UPPSTÄLLNING AV MATEMATISKA SAMBAND: 1)Utgående våglängd utanför källan i mediat då källan befinner sig i rörelse med hastigheten vk : w = w0.(1 – vk/C) Där vi ser att våglängden imediet minskar vid ökad hastighet hos källan. Då källans hastighet är lika stor som våghastigheten C i mediet, blir våglängdem 0 ,för att därefter återigen växa md med omvänt tecken, vilket betyder att vågen därefter utbredes efter källan i rummet. 1a) 2)Eftersom våghastigheten i mediat är en konstant C, blir produkten av våglängd och frekvens i mediat en konstant, vilktet sålunda kan skrivas: 2a) w.f = C 2b) w = C/f 3.Vi insätter detta värde på våglängden i mediat w i formel 1a och erhåller sålunda: 3a) C/f = w0.(1 – vk/C) Men w0 kan omskrivas till: 3b) w0 = C/f0 Vi insätter detta värde i formel 3a och erhåller: 3c) C/f = (C/f0).(1 – vk/C) Genom att invertera båda leden kan vi lösa ut frekvensen f i mediat som funktion av grundfrekvensen hos källan få samt källans hastighet vk och energins transporthastighet i mediat C till: 3d) f = f0.(1/(1 – vk/C)) Där vi sålunda ser att frekvensen i mediat utanföpr källan går mot ett obegränsat värde då källans hastighet närmar sig energitransortens hastighet i i mediat C. Genom att multiplicera täljare och nämnare med den konjugerandr kvantiteten (1 + vk/C) erhålles även: 3e) f = f0.(1 + vk/C)/(1 – (vk/C)2) 4)Nu skall vi studera hur mottagarens rörelser påverkar den dopplerfrekvens som kan registreras ii mottagaren som funktion av rörelse hos både källa och mottagare. Den inkommande frekvensen til mottagaren är frekvensen f beräknad enligt formel 3e ovan. Frekvensen vid mottagaren förändras i direkt proportion till mottagarens rörelse, vilket getr: 4a) fr = f.(1 – vr/C) Där – tecknet byter polaritet då mottagaren närmar sig ljudkällan. Vi sammanställer nu resultaten från ekvationerna 3e och 4a, som ger: 4b) fr = f0.(1 + vk/C).(1 – vr/C)/(1 – (vk/C)2) Där vi ser att den registrerade frekvensen fr vid mottagaren består av två linjära funktioner av källans respektive mottagarens rörelse, samt en olinjär kvadratisk funktion av källans rörelse. Några noteringar: 1. Om både källa och mottagare är i vila blir den mottagna frekvensen lika med källans frekvens 2. Om endast mottagaren rör sig förändras den registrerade frekvensen i direkt relation till mottagarens rörelse. Om den inkommande frekvensen har ett begränsatvärde kan i detta kan ett obegränsat registrerat värde endast erhållas om mottagaren rör sig med obregränsad hastighet 3. För relativt låga hastigheter hos källan förändras frekvensen proportionellt med källans rörelse på samma sätt som föt mottagaren, Men då källans rörelse börjar närma sig energins transmissionshastighet i mediat, stiger frekvensen mot ett obegränsat värde genom dren olinjära termen. 4. Dopplereffekten är inte symmetrisk i ralation till källa och mottagare 5.Till sist skall vi även notera hur våglängden förhåller sig vid mottagaren. Där konstaterar vi att våglängdren vid mottagaren inte kan förändras av mottagarens rörelse utan är ett fast tillstånd i mediet skapat av ljudkällan och det mellanliggandre mediet, sålunda: 5a) 2r = w 5b)wr = (C/f0).(1 – vk/C) 23.04 Den skenbara dopplereffekten hos ljus Som vi tidigare konstaterat uppvisar ljusets utbredning vågegenskaper på samma sätt som ljud i luft i form av en energiöverföring, frekvens, våglängd och rörelsehastighet.Men eftersom ett bärande medium för denna energitransport saknhas för ljuset, kan denna process ej beskrivas på samma sätt som en vanlig dopplereffekt. Vi skall därför här även analysera denna process för ljuset med utgångspunkt från de fysikaliska lagar som är allmänt kända och giltiga. Om mottagaren befinner sig i vila och källan rör sig med hastigheten vk, kan vi registrera frekvensen f vid mottagaren: 5a) f = f0.(1 + vk.kk/c) Där c är vågens utgångshastighet relativt källan och vk är källans hastighet i det definierade koordinatsystemet. F är den frekvens som inkommer till mottagarenoch den inkommande våghastigheten till mottagaren är c + vk.kk,varfötr den registrerade frekvensen i mottagaren fr blir: 5b) fr = f.(1 – vr.kr/(c + vk.kk)) Genom att sätta in värdet på f från ekvation 5a erhåller vi: 5c) fr = f0.(1 + (vk.kk-vr.kr)/c) Några sammanfattande synpunkter: 1. Om effekten är beroende av både källans och mottagarens rörelse, är kk=1 och kr=1 vilket ger att den skenbara dopplereffekten kan skrivas fr=f0.VR/c, där VR är den relativa hastigheten mellan källaa och mottagare. Detta resultat samstämmer med Ritz emisionsteori emedan symmetri mellan källa och mottagare erhålles. Detta är sannt även för Einsteins teori men i det fallet är kk=0 varför detta villkor för symmetri ej kan uppfyllas, 2. Om vi utgår från relativitetsteorins ursprungliga förslag från 1905 där ljusets hastighet ut från en ljuskälla är oberoende av källans rörelsee, blit kk=0 och kr=1. Således blir dopplereffekten i detta fall endast beroende av mottagarens rörelser occh inter källans rlrelser. Detta resultat stämmer inte med vad som utsäges gälla för relativitetsteorin. 3. Som ett resultat av den kritik som riktades mot Einsteins ursprungliga ljuspostulat ändrades detta för att gälla även för ett oberoende av mottagarens rörelser, dvs kr=0. Vi finner då aatt ingen dopplereffekt är möjlig med utgångspunkt från trelativitetsteorins utgångspunkter 4. Deb återstående kombinationen är då att kk=1 och kr=0, dvs vi har ett källberoende men inte något beroende av mottagarens rörelse. Detta alternativ saknar känd process och är av denna anledning här utan intresse. 5. Sammanfattningsvis finner vi sålunda att Einsteins ljuspostulat ej fungerar emedan ingen dopplereffekt kan erhållas med utgångspunkt från relativitetsteorins ingångspostulat. Historiskt vad som skett är en sammanblandning aav andra teorier somdefinitionsmässigt avviker från dessa postulat.En sådan teori är sålunda Walter Ritz teori från 1907, som ger en full dopplereffekt för både källans och mottagarens rörelser, ger fullstänfig rörelsesymmetri samt uåpåfyller relativitetsprincipen. Därmed faller förutsättningen för Einsteins relativitetsteori att gälla och denna teori måste därför i sin helhet tillbakabisas. Stop Ovest 23.03FORMELSAMLING FÖR BERÄKNING AV DOPPLEREFFEKTEN FÖR LJUD OCH FÖR EN DOPPLERLIKNANDE EFFEKT FÖR LJUS Av Ove Tedenstig 2009 Några allmänna villkor och definitioner för beräkningen: 1.Ljudkällan förutsättes vara i vila eller i rörelse i ett elastiskt medium, som kan vara luft 2.Mottagaren är en ljudtekniker utrustad med mätanordningar för frekvens, våglängd, hastighet och tidsfas 3.Mediet förutsättes bfinna sig i vila relativt en gemensam referenspunkt, som också är referens för ljudkällans och mottagarens läge och rörelse 4. rörelsKällan befinner sig till vänster om mottagaren befinner sig till höger om denna på ett visst avstånd med mediet mellandem 5.Positiva rörelser hos källa, mottagare samt energitransport är från vänster till höge 6.Positiv rörelseriktning betecknas med tecken + och negativ rörelseriktning med ett – tecken 7.Energitransporteni mediat förutsättes vara konstant vid konstant lufttryck, temperatur, fukighet mm parametrar som marginellt kan påverka mätresultatet 8.Vad övrigt är, är definieras i anslutning till texten nedan MATEMATISKA DEFINITIONER Vk0 ljudkällans hastighet i vila Vk källans hastighet i rörelse + tecken betecknar rörelser hos källa, mottagare eller energitransport Från vänster till höger i koordinatsystemet - Sammaledes för negativa rörerelser från o Höger till vänster i koordinatsystemet vr0 mottagarens hastighet i vila relativt det gemensamma koordinatsystemet - vr mottagarens hastighet i det gemensamma koordinatsysteme C - (stora C) energitransportens hastighet i mediat reller i fri rymd Refererat till en yttregemensam referenspunkt C (lilla c) energitransportens hastighet mellan källa och mottagare Då käälla aoch mottagare är i vila Fk0 den frekven som källan har då den befinner sig i vila, mätt med källan som referens Fk den frekvens som källan har då den befinner sig i rörelste, mätt med källan som referenspunkt. Källans frekvens är konstant och påverkas inte av källans rörelse, dvs fk=fk0 - - Fr0 den frekvens som mottagaren mottager från källan då mottagaren befinner sig i vila Fr den frekvens som registreras i mottagaren då den befinner sig i rörelse F0 den frekvens som kan uppmätas i mediet då källan befinner sig i vila. Denna frekvens är densamma som den frekvens om kan uppmätas i mottagtaren då bådre källa och mottagare befinner sig i vila F deb frekvens som kan uppmätas i mediet då källan bfinner sig i rörelse. Denna frekvens är densamma som vid mottagaren om mottagaren befinner sig i vila W0 den våglängd som kan uppmätas i mediat utanför källan då källan befinner sig i vila W den våglängd som kan uppmätas i mediet utanför källan då källan befinner sig i rörelse är en teoriberoende faktor för källans rörelse och är Lika med 1 om signalens hastighet är källberoendte och lika Med 0 om källans rörelse ej påverkar signalens hastighet Kr samma sak som ovan men gällande föpr mottagarens PÅVERKAN AV DEN UPPMÄTTA HASTIGHETEN Kk Kr en konstant för mottagarens rörelse, vanligtvid lika med 1 I den matematiska analysen nedan användes endast konstanterna kk och kr i det fall ett medium för energitransporten saknas. sssss UPPSTÄLLNING AV MATEMATISKA SAMBAND: 1)Utgående våglängd utanför källan i mediat då källan befinner sig i rörelse med hastigheten vk : w = w0.(1 – vk/C) Där vi ser att våglängden imediet minskar vid ökad hastighet hos källan. Då källans hastighet är lika stor som våghastigheten C i mediet, blir våglängdem 0 ,för att därefter återigen växa md med omvänt tecken, vilket betyder att vågen därefter utbredes efter källan i rummet. 1a) 2)Eftersom våghastigheten i mediat är en konstant C, blir produkten av våglängd och frekvens i mediat en konstant, vilktet sålunda kan skrivas: 2a) w.f = C 2b) w = C/f 3.Vi insätter detta värde på våglängden i mediat w i formel 1a och erhåller sålunda: 3a) C/f = w0.(1 – vk/C) Men w0 kan omskrivas till: 3b) w0 = C/f0 Vi insätter detta värde i formel 3a och erhåller: 3c) C/f = (C/f0).(1 – vk/C) Genom att invertera båda leden kan vi lösa ut frekvensen f i mediat som funktion av grundfrekvensen hos källan få samt källans hastighet vk och energins transporthastighet i mediat C till: 3d) f = f0.(1/(1 – vk/C)) Där vi sålunda ser att frekvensen i mediat utanföpr källan går mot ett obegränsat värde då källans hastighet närmar sig energitransortens hastighet i i mediat C. Genom att multiplicera täljare och nämnare med den konjugerandr kvantiteten (1 + vk/C) erhålles även: 3e) f = f0.(1 + vk/C)/(1 – (vk/C)2) 4)Nu skall vi studera hur mottagarens rörelser påverkar den dopplerfrekvens som kan registreras ii mottagaren som funktion av rörelse hos både källa och mottagare. Den inkommande frekvensen til mottagaren är frekvensen f beräknad enligt formel 3e ovan. Frekvensen vid mottagaren förändras i direkt proportion till mottagarens rörelse, vilket getr: 4a) fr = f.(1 – vr/C) Där – tecknet byter polaritet då mottagaren närmar sig ljudkällan. Vi sammanställer nu resultaten från ekvationerna 3e och 4a, som ger: 4b) fr = f0.(1 + vk/C).(1 – vr/C)/(1 – (vk/C)2) Där vi ser att den registrerade frekvensen fr vid mottagaren består av två linjära funktioner av källans respektive mottagarens rörelse, samt en olinjär kvadratisk funktion av källans rörelse. Några noteringar: 5. Om både källa och mottagare är i vila blir den mottagna frekvensen lika med källans frekvens 6. Om endast mottagaren rör sig förändras den registrerade frekvensen i direkt relation till mottagarens rörelse. Om den inkommande frekvensen har ett begränsatvärde kan i detta kan ett obegränsat registrerat värde endast erhållas om mottagaren rör sig med obregränsad hastighet 7. För relativt låga hastigheter hos källan förändras frekvensen proportionellt med källans rörelse på samma sätt som föt mottagaren, Men då källans rörelse börjar närma sig energins transmissionshastighet i mediat, stiger frekvensen mot ett obegränsat värde genom dren olinjära termen. 8. Dopplereffekten är inte symmetrisk i ralation till källa och mottagare 5.Till sist skall vi även notera hur våglängden förhåller sig vid mottagaren. Där konstaterar vi att våglängdren vid mottagaren inte kan förändras av mottagarens rörelse utan är ett fast tillstånd i mediet skapat av ljudkällan och det mellanliggandre mediet, sålunda: 5a) 2r = w 5b)wr = (C/f0).(1 – vk/C) 23.04 Den skenbara dopplereffekten hos ljus Som vi tidigare konstaterat uppvisar ljusets utbredning vågegenskaper på samma sätt som ljud i luft i form av en energiöverföring, frekvens, våglängd och rörelsehastighet.Men eftersom ett bärande medium för denna energitransport saknhas för ljuset, kan denna process ej beskrivas på samma sätt som en vanlig dopplereffekt. Vi skall därför här även analysera denna process för ljuset med utgångspunkt från de fysikaliska lagar som är allmänt kända och giltiga. Om mottagaren befinner sig i vila och källan rör sig med hastigheten vk, kan vi registrera frekvensen f vid mottagaren: 5a) f = f0.(1 + vk.kk/c) Där c är vågens utgångshastighet relativt källan och vk är källans hastighet i det definierade koordinatsystemet. F är den frekvens som inkommer till mottagarenoch den inkommande våghastigheten till mottagaren är c + vk.kk,varfötr den registrerade frekvensen i mottagaren fr blir: 5b) fr = f.(1 – vr.kr/(c + vk.kk)) Genom att sätta in värdet på f från ekvation 5a erhåller vi: 5c) fr = f0.(1 + (vk.kk-vr.kr)/c) Några sammanfattande synpunkter: 6. Om effekten är beroende av både källans och mottagarens rörelse, är kk=1 och kr=1 vilket ger att den skenbara dopplereffekten kan skrivas fr=f0.VR/c, där VR är den relativa hastigheten mellan källaa och mottagare. Detta resultat samstämmer med Ritz emisionsteori emedan symmetri mellan källa och mottagare erhålles. Detta är sannt även för Einsteins teori men i det fallet är kk=0 varför detta villkor för symmetri ej kan uppfyllas, 7. Om vi utgår från relativitetsteorins ursprungliga förslag från 1905 där ljusets hastighet ut från en ljuskälla är oberoende av källans rörelsee, blit kk=0 och kr=1. Således blir dopplereffekten i detta fall endast beroende av mottagarens rörelser occh inter källans rlrelser. Detta resultat stämmer inte med vad som utsäges gälla för relativitetsteorin. 8. Som ett resultat av den kritik som riktades mot Einsteins ursprungliga ljuspostulat ändrades detta för att gälla även för ett oberoende av mottagarens rörelser, dvs kr=0. Vi finner då aatt ingen dopplereffekt är möjlig med utgångspunkt från trelativitetsteorins utgångspunkter 9. Deb återstående kombinationen är då att kk=1 och kr=0, dvs vi har ett källberoende men inte något beroende av mottagarens rörelse. Detta alternativ saknar känd process och är av denna anledning här utan intresse. 10. Sammanfattningsvis finner vi sålunda att Einsteins ljuspostulat ej fungerar emedan ingen dopplereffekt kan erhållas med utgångspunkt från relativitetsteorins ingångspostulat. Historiskt vad som skett är en sammanblandning aav andra teorier somdefinitionsmässigt avviker från dessa postulat.En sådan teori är sålunda Walter Ritz teori från 1907, som ger en full dopplereffekt för både källans och mottagarens rörelser, ger fullstänfig rörelsesymmetri samt uåpåfyller relativitetsprincipen. Därmed faller förutsättningen för Einsteins relativitetsteori att gälla och denna teori måste därför i sin helhet tillbakabisas.