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

Ik wil graag weten wat er met de elektromagnetische golven gebeurd op het moment dat deze uitgezonden worden door een object met een constante snelheid. Volgens veel informatiebronnen zal het doppler effect optreden en zullen de golven dichter op elkaar komen te zitten.

Helaas ben ik heel eigenwijs en vind ik dat dit niet klopt. Dit gaat namelijk in tegen de relativiteitstheorie. Volgens de relativiteitstheorie kun je een object met een constante snelheid behandelen als een stilstaand object. Hierdoor zouden de elektromagnetische golven niet dichter op elkaar mogen komen te zitten wanneer deze uitgezonden worden door een object met een constante snelheid.

Een bekend voorbeeld dat gebruikt word om het doppler effect uit te leggen is met een rijdende auto "Wie auto’s snel voorbij hoort rijden, merkt dat de toonhoogte van het geluid van de auto's daalt op het moment dat ze voorbijrijden".

Kan iemand mij uitleggen waarom de golven dichter op elkaar gaan zitten en hoe dit niet in strijd kan zijn met de relativiteitstheorie?

Toegevoegd na 4 minuten:
Omdat het plaatje hieronder niet goed zichtbaar is raad ik aan er even op te drukken. Het plaatje geeft goed weer hoe de elektromagnetische golven zich gedragen bij een rijdende auto.

Toegevoegd na 30 minuten:
Stel een auto rijd met 60 km/u en zend elektromagnetische golven uit naar voren. Ik neem aan dat voor een stilstaand persoon de snelheid van elektromagnetische golven de snelheid van de auto is (60 km/u) + de snelheid van de elektromagnetische golven.

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

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!

Prima vraag. Het relativistische doppler effect is een gevolg van het gewone doppler effect en tijddilatatie. Tijddilatatie is het principe dat de klok voor een bewegende waarnemer trager loopt in het referentiestelsel van een stilstaande waarnemer. Aangezien golflengte = c x T = c / f lijkt de bron voor de stilstaande waarnemer in een andere frequentie uit te zenden dan de bron feitelijk uitzendt in zijn eigen stelsel. De snelheid van het licht in vacuüm is in alle inertiaalstelsels gelijk. De lichtsnelheid in lucht is verwaarloosbaar lager dan die in vacuüm. "Licht" mag je lezen als alle elektromagnetische golven. Jouw tweede aanname is dus niet correct. Toegevoegd na 3 minuten: Beter is: de bron zendt in het stilstaande stelsel in een lagere frequentie uit dan in het bewegende stelsel. Beide zijn tegelijk waar! Tijd is niet absoluut maar de lichtsnelheid is dat wel.

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100