도플러 효과란?
파동의 근원(source)과 관찰자(observer) 사이에 상대 운동이 있으면 관찰자가 듣는 진동수가 변하는 현상입니다.
음원이 다가올 때: 앞쪽 음파 압축 → 파장↓ → 진동수↑ → 높은 음 음원이 멀어질 때: 뒤쪽 음파 늘어남 → 파장↑ → 진동수↓ → 낮은 음
f' = f · v / (v ∓ vₛ) (v: 음속, vₛ: 음원 속도, 부호는 접근/후퇴에 따라 결정)
f' = f·v/(v∓vₛ), v = H₀·d
구급차 사이렌의 음높이 변화에서 출발하여, 빛의 적색편이와 허블의 우주 팽창 발견까지 이어지는 도플러 효과의 전 과정을 시뮬레이터로 탐구합니다.
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파동의 근원(source)과 관찰자(observer) 사이에 상대 운동이 있으면 관찰자가 듣는 진동수가 변하는 현상입니다.
음원이 다가올 때: 앞쪽 음파 압축 → 파장↓ → 진동수↑ → 높은 음 음원이 멀어질 때: 뒤쪽 음파 늘어남 → 파장↑ → 진동수↓ → 낮은 음
f' = f · v / (v ∓ vₛ) (v: 음속, vₛ: 음원 속도, 부호는 접근/후퇴에 따라 결정)
빛도 파동이므로 도플러 효과가 나타나, 광원이 멀어지면 파장이 길어져 빨간색 쪽으로 이동(적색편이, redshift)합니다.
허블(1929)은 거의 모든 은하가 적색편이를 보이며, 멀수록 더 빠르게 후퇴함을 발견했습니다.
v = H₀ · d (H₀ ≈ 70 km/s/Mpc)
이를 시간 역추적하면 약 138억 년 전 빅뱅에 도달합니다.
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정답: 음원이 다가오며 앞쪽 파장이 짧아져 진동수가 커지기 때문
도플러 효과: 음원이 다가오면 앞쪽 음파가 압축되어 파장이 짧아지고, 진동수가 커져 더 높게 들립니다.
정답: 은하가 우리에게서 멀어지고 있다
광원이 멀어지면 파장이 길어져 빨간색 쪽으로 이동합니다. 적색편이 = 후퇴 운동의 증거.
정답: 7,000 km/s
v = H₀ · d = 70 × 100 = 7,000 km/s
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