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Diciamo che sono qui e ho due scenari
Sono un osservatore qui, questo sono io.
Quindi, ancora meglio, dovrei disegnare il mio occhio.
Dato che osserveremo la luce.
Quindi disegno il mio occhio, Questo sono io
nel primo scenario e questo è uno dei miei occhi.
Questo è un altro mio occhio nel secondo scenario.
Ora nel primo scenario, (fatemelo disegnare), quindi in entrambi gli scenari avremo un oggetto.
Avremo un certo tipo di fonte di luce
Nel primo scenario (relativo a me), la fonte di luce
non si muoverà. Invece nel secondo scneario
la fonte di luce, giusto per discutere,
per divertirci, si muoverà a metà della velocità della luce.
Una velocità inimmaginabile, ma facciamo l'ipotesi.
Quindi la velocità è metà di quella massima della luce...
Metà della velocità della luce in allontanamento da me.
Lontano da me, che sono l'osservatore.
Ora immaginiamo cosa accadrebbe. Entrambe stanno emettendo
luce. Entrambe stanno per emettere
luce allo stesso tempo. Quando
iniziano ad emettere luce, sono ad uguale
distanza dal mio occhio. L'unica loro differenza è che
questa è ferma relativamente a me,
mentre questa si allontana da me
a metà della velocità massima della luce.
Diciamo che dopo qualche tempo, questa onda di luce
da questa fonte, raggiunge il mio occhio
e appare in questo modo, faccio del mio meglio
per disegnare. Disegno una coppia di lunghezze d'onda
, qui mezza lunghezza d'onda e qui una piena lunghezza d'onda
questa è altra metà, una piena lunghezza d'onda, un'altra metà,
lunghezza d'onda completa e quindi una metà e poi
una completa. Vediamo se posso disegnare questo.
Quindi abbiamo: piena lunghezza d'onda, piena lunghezza d'onda
piena lunghezza d'onda, (non è facile) e quindi
avete qualcosa del genere, nella reale forma d'onda.
Il fronte della forma d'onda colpisce il mio occhio
e quando la forma d'onda arriva al mio occhio
il mio occhio percepirà un certo tipo di lunghezza d'onda
o frequenza e la percepirà di un certo tipo di colore
assumendo che siamo in una parte visibile
dello spettro elettromagnetico.
Ora pensate a cosa avviene con questa
fonte. Prima cosa, il fronte
della forma d'onda mi raggiungerà esattamente
allo stesso tempo. Una delle cose incredibili
sul viaggio della luce, in generale o specialmente nel vuoto,
è che non importa che questo si allontani
da me a metà della velocità della luce. La luce
si muoverà sembra verso di me alla velocità della luce.
E' assoluto, non importa se si allontana a 0,9
volte la velocità della luce. La luce viaggerà sempre
verso di me alla sua massima velocità.
E' molto controintuitivo, perchè normalmente
se mi muovo allontanandomi da te a metà della velocità
di una pallottola e sparo una pallottola, la pallottola si muoverà solo
verso di te (metà della sua velocità si sottrae) a metà
della sua normale velocità. Questo non vale per la luce.
Pensiamo a come sarebbe la forma d'onda.
Nel tempo in cui la luce arriva qui,
fatemi ridisegnare questo..questo occhio..
Questo sono ancora io. Nel tempo in cui la luce
raggiunge il mio occhio, questo ragazzo ha percorso metà distanza.
Se è servito alla luce un certo tempo per fare questa distanza,
questo ragazzo farà metà della distanza nello stesso
tempo. Quindi nel tempo in cui la luce raggiunge il mio occhio,
questo ragazzo avrà percorso circa metà di questa distanza.
Quindi avrebbe percorso circa..così tanto.
Però hanno iniziato ad emettere luce allo stesso tempo.
Quindi questo primo fotone (se vedete la luce come particella)
raggiungerà il mio occhio allo stesso tempo di questo primo
fotone da questo ragazzo.
Quindi la forma d'onda sarà stirata.
Quindi avremo ancora, uno, due, tre, quattro
piene lunghezze d'onda, ma ora sono stirate.
Vediamo se posso disegnare quattro complete lunghezze d'onda.
Metà qui, lasciate che le tagli a metà,
in modo che ognuna di queste sarà una piena lunghezza d'onda
e avranno metà lunghezza d'onda tra loro.
Quindi la forma d'onda sarà così..
Faccio del mio meglio..questa è la parte più difficile
del disegnare le forme d'onda stirate.
Ecco qui, sarà in questo modo.
Quando arriva al mio occhio, il mio occhio la percepirà
come fosse una lunghezza d'onda più allungata. Anche se
dalla prospettiva di ognuno di questi oggetti,
la frequenza e la lunghezza d'onda della luce emessa
sono le stesse. L'unica differenza è, questo ragazzo
si allontana da me o io mi allontano da lui,
dipende come volete vederla, mentre io sono fermo,
o lui è fermo, dove nel primo caso, l'osservatore
e l'oggetto sono entrambi fermi. Ora in questa situazione,
cosa dirà il mio occhio? Il mio occhio
catturerà ognuno di questi impulsi successivi o ognuno di questi successivi
treni d'onda e dirà, "Hey, c'è una lunghezza d'onda percepita più
lunga qui e anche una frequenza percepita più bassa."
Cosa accade allora con la percezione della luce?
Diciamo che questa è luce verde. Se siamo fermi
con l'osservatore sarebbe luce verde.
Prendiamo lo spettro elettromagnetico. (Lo prendo da Wikipedia)
Se ero stazionario per l'osservatore,
saremmo nella parte della luce verde dello spettro.
Quindi una lunghezza d'onda di 500nm. Se all'improvviso, perchè l'oggetto
si allontana da me a questa enorme velocità,
la lunghezza d'onda percepita diviene più larga. Quindi per la mia percezione è
una lunhghezza d'onda più ampia. Potete vedere
cosa avviene, sarà più rossa. Si muoverà
verso la parte rossa dello spettro. Questo
fenomeno è dello Red Shift.
Questo è il RED SHIFT. (Spostamento verso il rosso)
Ho creato vari video nella lista sulla fisica
che riguardano l'Effetto Doppler e lì parlo delle
onde sonore e della frequenza percepita del suono
come qualcosa che viaggia verso di voi o si allontana da voi.
L'idea è la stessa. Questo è l'Effetto Doppler applicato
alla luce. La ragione per cui l'Effetto Doppler avviene con la luce
che viaggia attraverso lo spazio E con il suono che viaggia attraverso
l'aria, è perchè una onda sonora nell'aria, indipendentemente
dalla direzione di spostamento della fonte rispetto a voi,
l'onda sonora si muoverà alla velocità
del suono nell'aria con una certa pressione.
La luce è la stessa cosa! Però nel vuoto, indipendentemente
da cosa faccia la fonte, l'onda di luce
viaggerà sempre alla stessa velocità. L'unica
differenza è che la sua frequenza percepita e la sua lunghezza d'onda
cambieranno. Ora abbiamo la ragione
per cui parlo di questo, potete usare
questa proprietà della luce (che subisce il Red Shift) per vedere
se le cose si allontanano o avvicinano a voi!
Le persone parlano del Red Shift, perchè
molte cose viaggiano allontanandosi da noi e
questa è una delle ragioni per cui tendiamo a credere nel Big ***.
All'opposto, se qualcosa si avvicina a me
a velocità super, allora avremmo qualcosa detto
spostamento verso il violetto. La frequenza aumenterebbe e
vedremmo più nel blu o porpora. L'altra cosa che voglio evidenziare
è questo fenomeno del Red Shift, questa idea, non si applica
solo alla luce visibile. Si potrebbe applicare persino a cose
che non possiamo vedere. Diverrebbe più rosso,
si potrebbe anche applicare
a cose più rosse del rosso!
Potrebbe essere una microonda emessa, ma dato
che la fonte di allontana da noi tanto rapidamente,
può essere percepita come onda radio.
In realtà (dovrei averne parlato nel video
sulla radiazione di fondo di microonde) è che
le percepiamo come microonde, ma le fonti si muovono
allontanandosi da noi. Subiscono il Red Shift. Quindi
non emettevano davvero radiazione di microonde. Solo quello che NOI
osserviamo (questo sarebbe predetto dal Big ***) è
radiazione in microonde. In ogni caso, spero che questo
vi faccia capire il senso del Red Shift e ora possiamo usare questo strumento
per spiegare come mai pensiamo che moltissime cose si allontanino
da noi. Ora fatemi accertare che abbiate capito l'idea.
Ho due oggetti, diciamo che sono dei soli,
(o entrambe galassie) e dato
le altre proprietà (e non voglio parlarne ora), stanno
probabilmente emettendo luce dello stesso colore. Dato che conosciamo
le altre proprietà di quest stella o galassia,
Ora se quello che percepiamo è che questa
sembra più rossa per noi, rispetto a questa, allora sappiamo che sta viaggiando
allontanandosi da noi. Più rossa appare e più la sua lunghezza d'onda
è diffusa, relativamente a quest'altra stella, più
si muoverà velocemente allontanandosi da noi.