Wat gebeurd er met elektromagnetische golven zodra deze uitgezonden worden door een bewegend object met een constante snelheid?

Maak je geen zorgen, de relativiteitstheorie geldt nog steeds.

Als een bewegend object golven uitzendt, zullen die golven aan de voorkant van dat object inderdaad dichter op elkaar komen te zitten. Dat zie je duidelijk in jouw plaatje: zodra de auto gaat bewegen, komen de golven die vóór de auto zijn, dichter op elkaar te zitten; de golven die achter de auto zijn, komen juist verder van elkaar te zitten. Daardoor hoor je een hogere toon zolang de auto op je af komt, en een lagere toon zodra de auto jou voorbij is en van je af rijdt.

Dit voorbeeld gaat ervan uit dat jij stilstaat en de auto beweegt.

Volgens de relativiteitstheorie kun je een object dat met constante snelheid beweegt, ook zien als een object dat in rust is. Maar: dat object is weliswaar in rust, maar dan wel in een ander coördinatenstelsel. Als je nu de situatie gaat bekijken vanuit dat andere coördinatenstelsel, sta jij niet meer stil. Want ook in dat andere coördinatenstelsel wordt de afstand tussen de auto en jou kleiner. Dat betekent dat jij niet meer in rust bent, zoals eerst. Jij beweegt nu met constante snelheid op de auto (of, algemener: op de bron van de elektromagnetische golven) af.

Zou jij stil staan ten opzichte van de bron, dan zou je een bepaald aantal golven per seconde voorbij zien komen. Nu jij (in het nieuwe coördinatenstelsel) naar de auto toe beweegt, zie jij in dezelfde tijd ineens méér golven voorbij komen. Namelijk alle golven die je ook voorbij zag komen toen je in rust was, plus een aantal golven die nog naar jou onderweg zouden zijn als je in rust zou zijn gebleven, maar die je nu bent tegengekomen omdat je tegen de golven in bent gaan bewegen.

Je hebt dus gelijk wanneer je stelt dat de golven nu niet dichter op elkaar zullen gaan zitten (gezien vanuit het nieuwe coördinatenstelsel). Maar toch treedt een dopplereffect op, doordat jij nu tegen de golven in beweegt en om die reden toch meer golven per seconde zult waarnemen dan wanneer je dat niet zou hebben gedaan.
 

Toegevoegd na 4 minuten:
 
Probeer maar: ga bij een overweg staan waar een sneltrein voorbij rijdt. Je hoort de overwegbellen met constante toonhoogte rinkelen, en bij de trein hoor je het dopplereffect.

Ga nu in die trein zitten en doe het raam open wanneer je voorbij die overweg komt. Je hoort nu het geluid van de trein met constante toonhoogte, en bij de overwegbellen hoor je het dopplereffect.

Voor de reiziger is het alsof de trein stilstaat en de overwegbellen met hoge snelheid voorbijkomen: de relativiteitstheorie!