A mozgó forrásból származó fényhullámok megtapasztalják a Doppler-effektust, ami a fény frekvenciájának piros vagy kék eltolódását eredményezheti. Ez hasonló módon (bár nem azonos) más típusú hullámokkal, például hanghullámokkal. A fő különbség az, hogy a fényhullámokhoz nem szükséges közeg az utazáshoz, tehát a a Doppler-effektus klasszikus alkalmazása pontosan nem vonatkozik erre a helyzetre.
Relativista Doppler-effektus a fény számára
Vegyünk két tárgyat: a fényforrást és a „hallgatót” (vagy megfigyelőt). Mivel az üres térben haladó fényhullámoknak nincs közeg, elemezzük a fény Doppler-effektusának a forrásnak a hallgatóhoz viszonyított mozgása szempontjából történő elemzését.
Úgy állítottuk be a koordinátarendszert, hogy a pozitív irány a hallgatótól a forrás felé forduljon. Tehát ha a forrás elmozdul a hallgatótól, akkor annak sebessége v pozitív, de ha a hallgató felé mozog, akkor a v negatív. A hallgató ebben az esetben az mindig nyugodtnak tekintik (tehát v valóban a teljes relatív sebesség közöttük). A fény sebessége c mindig pozitívnak tekintik.
A hallgató frekvenciát kap fL amely különbözik a forrás által továbbított frekvenciától fS. Ezt relativista mechanika alkalmazásával számolják ki, a szükséges hosszúság-összehúzás alkalmazásával, és megkapják a kapcsolatot:
fL = sqrt [( c - v)/( c + v)] * fS
Piros és kék váltás
Egy fényforrás mozog el a hallgatótól (v pozitív) adna egy fL ez kevesebb, mint fS. Ban,-ben látható fény spektruma, ez elmozdulást okoz a fény spektrumának a vörös vége felé, ezért a-nak nevezzük vöröseltolódás. Amikor a fényforrás mozog felé a hallgató (v negatív), akkor fL nagyobb, mint fS. A látható fény spektrumában ez eltolódást okoz a fény spektrumának magas frekvenciájú vége felé. Valami okból az ibolya megszerezte a bot rövid végét, és ezt a frekvenciaeltolódást valójában a-nak hívják kék műszak. Nyilvánvaló, hogy a látható fény spektrumán kívüli elektromágneses spektrum területén ezek az eltolások valójában nem lehetnek a vörös és a kék felé. Ha például infravörös vagy, akkor ironikusan eltolódsz el vörösről kezdve, amikor "vöröseltolódást" tapasztal.
Alkalmazások
A rendõrség ezt a tulajdonságot a radardobozokban használja, amelyeket a sebesség nyomon követésére használ. Rádióhullámok átjutnak, ütköznek egy járművel és visszapattannak. A jármű sebessége (amely a visszavert hullám forrásaként működik) határozza meg a frekvencia változását, amelyet a doboz segítségével lehet észlelni. (Hasonló alkalmazások használhatók a szélsebesség mérésére a légkörben, amely a "Doppler radar"amire a meteorológusok annyira szeretnek.)
Ezt a Doppler-eltolást műholdak követésére is használják. A frekvencia változásának megfigyelésével meghatározhatja a sebességet a helyéhez viszonyítva, amely lehetővé teszi a földi követést az objektumok térbeli mozgásának elemzésére.
A csillagászatban ezek a váltások hasznosnak bizonyulnak. Két csillaggal rendelkező rendszer megfigyelésekor meg tudja mondani, hogy melyik felé fordul, és melyik távolodik, ha elemezted a frekvencia változását.
Még ennél is fontosabb, a távoli galaxisokból származó fény elemzéséből származó bizonyítékok azt mutatják, hogy a fény vöröseltolódást tapasztal. Ezek a galaxisok távolodnak a Földtől. Valójában ennek eredménye kissé meghaladja a puszta Doppler hatást. Valójában ez az a téridő eredménye önmagában bővül, ahogy a Jézus előre jelezte általános relativitáselmélet. E bizonyítékok extrapolációi, más megállapítások mellett, alátámasztják a "nagy durranás"az univerzum eredetének képe.