Als je maar snel genoeg naar een rood licht rijdt zal dit rode licht groen worden. Dat is geen fabeltje of een bij de haren gegrepen excuus van een snelheidsduivel, maar echt waar. Maar hoe snel moet je dan rijden? Welkom in de wondere wereld van het Doppler-effect. Je weet wel het effect van de sirene die hoger klinkt bij naderen dan bij wegrijden… Of gewoon auto’s die passeren: ii-uu, ii-uu, ii-uu zelfde Doppler.

De sirene is een geluidbron, en geluidbronnen produceren golvingen in de lucht. Zowel iemand die zachtjes in je oor fluistert als een overvliegende straaljager zijn allebei geluidsbronnen, alhoewel ik het niet zou aanraden om de fluisterende persoon hierop attent te maken…

Wanneer een geluidbron in beweging is, gebeurt er iets speciaal met de golven, die worden samengeduwd wanneer de geluidsbron een toehoorder nadert en daardoor horen we een hoger geluid. We horen meer trillingen per seconde, de frequentie stijgt. Wanneer de geluidsbron van ons weg rijdt worden de golven uitgerokken en klinkt de geluidsbron lager, dan zijn minder trillingen per seconde. De frequentie daalt. Een Luciano Pavarotti die in ijltempo op je af komt gevlamd en een Maria Callas die van je wegstuift kunnen dus in feite even hoog klinken. Helaas zijn beide al een poosje uitgezongen…

Heu… frequentie? Zoals bij de radio-frequentie? Zoals Radio één op 95,7 MHz? Inderdaad dat zijn 95,7 miljoen trillingen per seconde. 1 Hz (Hertz) is één trilling per seconde. Dat is de frequentie trouwens waarmee mijn hart, op dit eigenste ogenblik, mijn bloed aan het rondpompen is, waarvoor dank.

Radiogolven zijn echter geen geluidsgolven, maar elektromagnetische golven. Zoals ook zichtbaar licht! En ja hoor nu komen we er bijna. Want rood en groen licht zijn ook elektromagnetische golven, en die ondervinden ook het doppler effect. De golflengte van groen licht is 530 nm en van rood licht 650 nm. Waarbij nm staat voor nanometer of één miljardste van een meter.

Ho, ho, wacht eens even… golflengte? Daar hadden we nog niets over gezegd. Inderdaad, de golflengte moeten we even onder de loep nemen. Als we per seconde 100 trillingen horen en de snelheid van het geluid is 300 m/s, dan is de golflengte gelijk aan de snelheid gedeeld door de freqentie: 300/100=3 m. En de snelheid van licht? Soms is het simpel: dat is gewoon de lichtsnelheid (symbool: c) Voila. Hoe snel? Pakweg 299 792 458 meter per seconde. In 8 minuutjes ben je bij de zon. En in een dikke seconde sta je op de maan.

Allemaal enorm interessant, maar nu willen we echt wel weten hoe snel we moeten rijden om een rood licht groen te zien… We starten met de frequentie van rood licht te bepalen uit de golflengte.

Ter info: THz=TerraHertz dat zijn een miljoen keer een miljoen trillingen per seconde. Dan halen we de Doppler-formule voor licht uit onze broekzak. De formule is enkel geldig voor objecten die zich naar mekaar toe bewegen:

waarbij f staat voor de frequentie waargenomen door de bewegende toeschouwer en staat voor de frequentie van de lichtbron, c is de lichtsnelheid en v is de snelheid waarmee je naar het rode licht rijdt.

Na een klein beetje zoeken vinden we dat het rode licht moeten naderen met een snelheid van 60.000 km/s, 20% van de lichtsnelheid dus, om het rode licht als groen te zien:

En dat is net de frequentie van groen licht:

Magisch? Nee, nee! Gewoon Doppler!

Trouwens het is ook door het Doppler effect dat we gezien hebben dat alle sterren van ons weg vliegen, doordat ze allemaal te veel rood licht uitstraalden dan we verwachtten. En toen was er ook wel iemand die dacht: tiens, als ze van mekaar wegvliegen, moeten ze misschien ooit gestart zijn in één punt… en knal de Big Bang theorie schoot uit z’n blokken.