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📡 Relativistic Doppler Effect Light 計算機

專業免費的 Relativistic Doppler Effect Light 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
630.202778 奈米(nm)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是相對論都卜勒效應?

當光源相對於觀測者運動時,所測得的波長與頻率都會隨之改變。與聲波的古典都卜勒效應不同,相對論版本還透過勞侖茲因子納入了「時間膨脹」的影響,因此即使光源是垂直於視線方向移動,也會產生頻移。這款計算器可針對任意光源速度與運動方向,回傳觀測波長、對應頻率以及速度比。這是普適的物理原理(狹義相對論),在宇宙各處都適用。

使用方法

請以奈米(nm)輸入光源的靜止波長,以每秒公里(km/s)輸入相對速度,並以度(°)輸入運動方向角。角度的定義如下:0° 表示光源正朝你直接接近(向你而來,產生藍移);180° 表示光源正直接遠離(往外退去,產生紅移);90° 則為橫向運動(純粹由時間膨脹造成的紅移)。相對速度必須小於光速,即 299,792.458 km/s。

公式說明

設 \beta = v_0/c,\gamma = 1/√(1-\beta^2)。觀測波長為

\lambda = \lambda_0 × \gamma × (1 - \beta\cosθ).
當 θ = 180° 時,\cosθ = -1,因子變為 \gamma(1+\beta) > 1,故產生紅移;當 θ = 0° 時,因子 \gamma(1-\beta) < 1,則產生藍移。頻率可由 \nu = c/\lambda 求得(其中 \lambda 以公尺為單位)。

範例試算

以 \lambda_0 = 570\ nm、v_0 = 30,000\ km/s、θ = 180° 為例:

\beta = ((30000) ÷ (299792.458)) = 0.10007,
\gamma = 1.00505,
因子 = 1.00505 × 1.10007 = 1.10560.
因此
\lambda = 570 × 1.10560 = 630.19\ nm(紅移).
頻率為 c/\lambda ≈ 475,724\ GHz,速度比則為 10.01%。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼光源橫向移動還是會產生頻移?
當 \(\theta = 90°\) 時,古典都卜勒項會消失,但勞侖茲因子 \(\gamma \ge 1\) 依然存在,因而產生相對論獨有的橫向(時間膨脹)紅移。
速度可以等於光速嗎?
不行。當 \(v_0\) 趨近於 \(c\) 時,\(\gamma\) 會發散趨於無窮;因此計算器要求 \(v_0 < 299{,}792.458\ \text{km/s}\)。
速度比代表什麼?
它就是以百分比表示的 \(\beta\),也就是光源移動速度相對於光速的比例。