Relativistlik Doppleri efekt

Klassikaline Doppleri efekt, tuttav helist, tekib puhtalt suhtelisest liikumisest, mis muudab seda, kui kiiresti järjestikused lainehaarjad vaatlejani jõuavad: vaatlejale lähenev allikas surub haarjad kokku, tõstes vaadeldavat sagedust, samal ajal kui kaugenev allikas venitab neid laiali, langetades seda. Valguse jaoks toimib see sama suhtelise liikumise efekt, kuid erirelatiivsusteooria lisab teise panuse, mida klassikalised helilained ei oma: allika enda kell käib vaatleja mõõtmisel aeglasemalt tavalise aja dilatatsiooni tõttu ning see venitab iga laineperioodi täiendava γ teguri võrra, sõltumata liikumissuunast.

Kombineeritud relativistlik Doppleri valem ühendab mõlemad efektid. Vaatlejaga otse joondunud allika liikumise korral osutavad nii klassikaline kokkusuruvat-või-venitav efekt kui aja dilatatsiooni efekt samas suunas — lähenemine tekitab sinihoonihke, kaugenemine punanihke — seega näeb relativistlik valem oma vaimult sarnane klassikalisega, kuid täiendava γ teguriga aja dilatatsioonist sisse küpsetatud. Tõeliselt uus ennustus ilmneb ristsuunalise liikumise korral, kus allikas ületab vaatejoone täpselt risti vaatlejaga lähima lähenemise hetkel. Klassikaliselt ei tekita puhtalt külgsuunas vaatleja suhtes liikuv allikas üldse Doppleri nihet — kaugus vaatlejani ei kasva ega kahane sel hetkel. Relativistlikult on allika kell ikkagi aja dilateeritud, sõltumata tema liikumissuunast, seega on vaadeldav valgus punanihkes isegi selles puhtalt ristsuunalises juhtumis — ristsuunaline Doppleri efekt, selgelt relativistlik ennustus, millel puudub klassikaline akustiline vaste, ja mida on osakestekiirendite ja satelliidikatsetes otseselt mõõdetud aja dilatatsiooni enda kinnitusena.

Erinevalt heli Doppleri efektist, mis sõltub allika ja vaatleja liikumisest helilainet kandva keskkonna (õhu) suhtes, sõltub valguse relativistlik Doppleri efekt ainult allika ja vaatleja vahelisest suhtelisest liikumisest — valgus ei vaja keskkonda, kooskõlas erirelatiivsusteooria postulaatidega.