10. DOPPLER KAYMASI (DOPPLER SHIFT)

Alice Yasasının sonuçları arasında en öne çıkan hiç şüphesiz (c+v)(c-v) matematiğinin Doppler Kayması ile olan doğal birlikteliğidir. Açıklıkla söylemek isterim ki bu birlikteliğin farkına vardıktan sonra Alice Yasası konusundaki çalışmalarım olağanüstü bir atılım dönemine girmiştir. Çünkü (c+v)(c-v) matematiği ile Doppler etkisi beraberce ele alındığında çok önemli bilgilere erişmenin yolu birden bire sonuna kadar açılmıştır. 

Elektromanyetik dalgalar üzerinde görülen Doppler Kayması fizikte çok eskiden beri bilinen bir konu olmasına rağmen "Işığın hızı bütün referans sitemlerine göre sabittir." düşüncesinin fiziğin içine yerleşmesi sonucunda hiç bir zaman tam olarak anlaşılamamıştır. Doppler Kayması (c+v)(c-v) matematiğinin doğadaki varlığının doğal bir sonucudur ve aslında (c+v)(c-v) matematiğinin dolaysız ve direk kanıtıdır. Eğer Doppler Kayması bugüne kadar fark edilmemiş olsaydı ve "Alice Yasasının varlığına dair bir kanıt gösterebilir misiniz?" diye sorsalardı, "Doppler Kayması'na bak kanıtı göreceksin" diye cevap verebilirdiniz. Ama tabi bu durumda Doppler Eşitliklerini önce keşfetmek gerekirdi. Bu eşitliklerin benim önüme hazır olarak gelmesi benim için olağanüstü bir şans olmuştur ve çalışmalarımı olağanüstü kolaylaştırmıştır.

(c+v)(c-v) matematiği ile Doppler Kayması birbiriyle iç içe geçmiş, tamamen kaynaşmış durumdadır, böylesine büyük bir birliktelik vardır. Doğada (c+v)(c-v) matematiği var olmasaydı elektromanyetik dalgalar üzerinde Doppler Kayması görülmezdi.

Doppler Kayması Nedir?

Doppler Kayması, birbirine göre hareketli referans sistemleri arasındaki elektromanyetik etkileşimde, bir kaynaktan gelen elektromanyetik dalgaların dalgaboyunun ve frekansının varma hedefinin referans sistemine göre değişime uğramasıdır. Bu olaya Doppler Etkisi veya Doppler Kayması adı verilmiştir. Doppler Kayması yalnızca elektromanyetik etkileşimle sınırlı değildir, ses üzerinde veya dalga özelliği taşıyan diğer olaylar üzerinde de görülür. Ancak konumuz gereği burada sadece elektromanyetik etkileşimdeki Doppler Kayması ile ilgili olacağız.

Doppler Etkisi gündelik hayatımızla iç içedir. Doppler Etkisinin özelliklerinden yararlanılarak askeri, sivil ve bilimsel amaçlı bir çok cihaz üretilmiştir. Bildiğimiz polis trafik radarları Doppler prensipleriyle çalışan cihazlara güzel bir örnektir. Özellikle bütün astronomik gözlemler tamamen bu etkinin etkisi altındadır

Bu kadar yaygın bir şekilde bilinmesine ve kullanılmasına rağmen Fizik bilimi Elektromanyetik Teoride Doppler Kaymasının nedeni konusunda tutarlı bir açıklama yapamamıştır. Yalnızca matematiksel eşitlikler ortaya konulmuştur. Açıklama yapamamaları da normaldir, çünkü Elektromanyetik Teoride (c+v)(c-v) matematiğine sahip olunmadan Doppler Kaymasının nasıl oluştuğunu açıklamak mümkün değildir. 

Doppler Kayması konusunun iyi bir şekilde anlaşılması son derece önemlidir. Çünkü bu konuyu ne kadar iyi bilirsek, elektromanyetik etkileşimin işleyiş mekanizmasına bağlı olarak gelişen olayları, ortaya çıkan etkileri o kadar iyi anlamış oluruz. Daha da genel anlamda öğreneceğimiz bilgilerin tamamı Elektromanyetik Teori ile ilgili olduğu için sonuçta Elektromanyetik Teoriyi öğrenmiş oluruz. 

Yukarıdaki figürdeki örnekle konuya başlayalım. Şehirdeki bir verici sinyal yayınlamaktadır. Yayınlanan sinyaller seyahat halinde olan iki uçak ve dağda bulunan bir istasyon tarafından alınmaktadır. Uçakların hızlarının eşit olduğunu varsayıyoruz, ancak birisi vericiye doğru gelirken diğer uzaklaşmaktadır. Vericinin referans sistemine göre uçaklara ve dağa giden sinyallerin hızını şimdiye kadar öğrendiğimiz bilgilerle kolaylıkla söyleyebiliriz. 

Vericinin referans sistemine göre;
Uzaklaşan uçağa doğru giden sinyalin hızı (c+v) olacaktır.
Yaklaşan uçağa doğru giden sinyalin hızı (c-v) olacaktır.
Dağdaki istasyona doğru giden sinyalin hızı c olacaktır. (İstasyon ve verici birbirine göre hareketsiz olduğu için)

Vericinin λ₀ dalgaboyu üzerinden yayın yapmak üzere imal edilmiş olduğunu varsayalım. 
Sinyali alan üç referans sistemi için kendisine gelen sinyalin dalgaboyu diğerlerinden farklı olur. Bu etkiye Doppler Kayması diyoruz.

Vericiden uzaklaşan uçak kendisine gelen sinyali λ₁ dalgaboyu üzerinden alır.
Vericiye doğru gelen uçak sinyali λ₂ dalgaboyu üzerinden alır.
Dağdaki istasyon kendisine gelen sinyali λ₀ dalgaboyu üzerinden alır.