– dalga fiziğindeki en önemli olgu. Doğrudan konunun özüne geçmeden önce, küçük bir giriş teorisi.
tereddüt– bir dereceye kadar, bir sistemin durumunu bir denge konumu etrafında değiştirmenin tekrarlanan süreci. Dalga- bu, ortaya çıktığı yerden uzaklaşabilen ve ortama yayılan bir salınımdır. Dalgalar karakterize edilir genlik, uzunluk Ve sıklık. Duyduğumuz ses bir dalgadır, yani. Bir ses kaynağından yayılan hava parçacıklarının mekanik titreşimleri.
Dalgalar hakkındaki bilgilerle donanmış olarak Doppler etkisine geçelim. Titreşimler, dalgalar ve rezonans hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız blogumuza hoş geldiniz.
Doppler etkisinin özü
Doppler etkisinin özünü açıklayan en popüler ve basit örnek, sabit bir gözlemci ve sirenli bir arabadır. Diyelim ki bir otobüs durağında duruyorsunuz. Sireni çalan bir ambulans caddeden size doğru geliyor. Araba yaklaşırken duyacağınız sesin frekansı aynı değildir.
Araç durduğunda ses başlangıçta daha yüksek bir frekansta olacaktır. Siren sesinin gerçek frekansını duyacaksınız, uzaklaştıkça sesin frekansı azalacaktır. işte bu Doppler etkisi.
Gözlemci tarafından algılanan radyasyonun frekansı ve dalga boyu, radyasyon kaynağının hareketine bağlı olarak değişir.
Cap'e Doppler etkisini kimin keşfettiği sorulsa, tereddüt etmeden Doppler'in bunu yaptığı cevabını verecektir. Ve haklı olacak. Teorik olarak kanıtlanmış olan bu olay 1842 Avusturyalı fizikçi tarafından yıl Hıristiyan Doppler, daha sonra onun adını almıştır. Doppler teorisini sudaki dalgaları gözlemleyerek ve gözlemlerin tüm dalgalara genellenebileceğini öne sürerek türetmiştir. Daha sonra ses ve ışık için Doppler etkisini deneysel olarak doğrulamak mümkün oldu.
Yukarıda ses dalgaları için Doppler etkisinin bir örneğine baktık. Ancak Doppler etkisi yalnızca ses için geçerli değildir. Var:
- Akustik Doppler etkisi;
- Optik Doppler etkisi;
- Elektromanyetik dalgalar için Doppler etkisi;
- Göreli Doppler etkisi.
Bu etkinin ilk deneysel doğrulamasını sağlayan, ses dalgalarıyla yapılan deneylerdi.
Doppler etkisinin deneysel olarak doğrulanması
Christian Doppler'in akıl yürütmesinin doğruluğunun doğrulanması, ilginç ve sıra dışı fiziksel deneylerden biriyle ilişkilidir. İÇİNDE 1845 Hollandalı meteorolog Hıristiyan Oylaması güçlü bir lokomotifi ve mükemmel perdeye sahip müzisyenlerden oluşan bir orkestrayı aldı. Müzisyenlerden bazıları - bunlar trompetçilerdi - trenin açık alanında gezinip sürekli aynı notayı çaldılar. Diyelim ki ikinci oktavın A'sıydı.
Diğer müzisyenler istasyonda meslektaşlarının çaldıklarını dinliyorlardı. Deneydeki tüm katılımcıların mutlak işitmesi, hata olasılığını minimuma indirdi. Deney iki gün sürdü, herkes yoruldu, çok fazla kömür yakıldı ama sonuçlar buna değdi. Sesin perdesinin aslında kaynağın veya gözlemcinin (dinleyicinin) göreceli hızına bağlı olduğu ortaya çıktı.
Doppler efektinin uygulanması
En yaygın olarak bilinen uygulamalardan biri, hız sensörleri kullanılarak hareket eden nesnelerin hızının belirlenmesidir. Radar tarafından gönderilen radyo sinyalleri arabalardan yansıtılarak geri döndürülür. Bu durumda sinyallerin döndürüldüğü frekans ofseti doğrudan makinenin hızıyla ilgilidir. Hız ve frekans değişimi karşılaştırılarak hız hesaplanabilir.
Doppler etkisi tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Ultrason teşhis cihazlarının çalışması buna dayanmaktadır. Ultrasonda ayrı bir teknik var Dopplerografi.
Doppler etkisi aynı zamanda kullanılır optik, akustik, radyo elektroniği, astronomi, radar.
Bu arada! Okuyucularımız için şimdi %10 indirim var.
Doppler etkisinin keşfi, modern fiziğin gelişmesinde önemli bir rol oynadı. Onaylardan biri büyük patlama teorisi bu etkiye dayanmaktadır. Doppler etkisi ile Büyük Patlama arasında nasıl bir ilişki vardır? Big Bang teorisine göre Evren genişliyor.
Uzak galaksileri gözlemlerken kırmızıya bir kayma gözlenir - spektral çizgilerin spektrumun kırmızı tarafına kayması. Kırmızıya kaymayı Doppler etkisi ile açıklayarak teoriyle tutarlı bir sonuç çıkarabiliriz: galaksiler birbirinden uzaklaşıyor, Evren genişliyor.
Doppler efektinin formülü
Doppler etkisi teorisi eleştirildiğinde, bilim adamının muhaliflerinin argümanlarından biri, teorinin yalnızca sekiz sayfada yer alması ve Doppler etkisi formülünün türetilmesinin hantal matematiksel hesaplamalar içermemesiydi. Bize göre bu sadece bir artı!
İzin vermek sen – alıcının ortama göre hızı, v – dalga kaynağının ortama göre hızı, İle - Ortamdaki dalgaların yayılma hızı, w0 - kaynak dalgaların frekansı. O zaman en genel durumda Doppler etkisinin formülü şöyle görünecektir:
Burada w – alıcının kaydedeceği frekans.
Göreli Doppler etkisi
Klasik Doppler etkisinin aksine, elektromanyetik dalgalar boşlukta yayıldığında Doppler etkisini hesaplamak için SRT kullanılmalı ve göreceli zaman genişlemesi dikkate alınmalıdır. Bırakın ışık - İle , v – kaynağın alıcıya göre hızı, teta – kaynağa doğru olan yön ile alıcının referans sistemi ile ilişkili hız vektörü arasındaki açı. O zaman göreli Doppler etkisinin formülü şöyle görünecektir:
Bugün dünyamızın en önemli etkisi olan Doppler etkisinden bahsettik. Doppler etkisi problemlerini hızlı ve kolay bir şekilde nasıl çözeceğinizi öğrenmek ister misiniz? Onlara sorun, deneyimlerini paylaşmaktan mutluluk duyacaklardır! Ve sonunda Büyük Patlama teorisi ve Doppler etkisi hakkında biraz daha bilgi vereceğiz.
Akustikte Doppler etkisi nedeniyle frekanstaki değişiklik, kaynağın ve alıcının ses dalgalarının taşıyıcısı olan ortama göre hareket hızları ile belirlenir (bkz. formül (103.2)). Doppler etkisi ışık dalgaları için de mevcuttur. Ancak elektromanyetik dalgaları taşıyacak özel bir ortam yoktur. Bu nedenle, ışık dalgalarının frekansının Doppler kayması yalnızca kaynak ve alıcının bağıl hızıyla belirlenir.
K sisteminin koordinatlarının kökenini ışık kaynağıyla, K sisteminin koordinatlarının kökenini alıcıyla ilişkilendirelim (Şekil 151.1). Eksenleri, her zamanki gibi, K sisteminin (yani alıcının) K sistemine (yani kaynağa) göre hareket ettiği v hız vektörü boyunca yönlendirelim. Bir kaynaktan alıcıya doğru yayılan düzlemsel ışık dalgasının denklemi K sistemindeki forma sahip olacaktır.
Burada ve kaynakla ilişkili referans çerçevesinde sabitlenen dalga frekansıdır, yani kaynağın salındığı frekanstır. Işık dalgasının boşlukta ilerlediğini varsayıyoruz; bu nedenle faz hızı c'ye eşittir.
Görelilik ilkesine göre doğa yasaları tüm eylemsiz referans çerçevelerinde aynı forma sahiptir. Sonuç olarak, K sisteminde dalga (151.1) denklemle tanımlanır.
K referans sisteminde kaydedilen frekans nerede, yani alıcı tarafından algılanan frekans. Tüm referans sistemlerinde aynı olan c dışındaki tüm miktarları belirledik.
K sistemindeki dalga denklemi, Lorentz dönüşümleri kullanılarak K sistemindeki denklemden elde edilebilir.
1. cildin formüllerine (63.16) göre in ve t'yi değiştirerek şunu elde ederiz:
(rol v tarafından oynanır). Son ifade kolaylıkla forma indirgenebilir
Denklem (151.3), K sistemindeki aynı dalgayı denklem (151.2) olarak tanımlar. Bu nedenle ilişkinin tatmin edilmesi gerekir
Gösterimi değiştirelim: Kaynak frekansını c ile, alıcı frekansını ise ile gösteriyoruz. Sonuç olarak formül şu şekli alacaktır:
Dairesel frekanstan sıradan frekansa geçerek şunu elde ederiz:
(151.5)
(151.4) ve (151.5) formüllerinde görünen alıcının kaynağa göre hızı cebirsel bir niceliktir. Alıcı uzaklaştığında ve buna bağlı olarak alıcı kaynağa yaklaştığında,
Formül (151.4) yaklaşık olarak aşağıdaki gibi yazılabilirse:
Buradan kendimizi düzen şartlarıyla sınırlandırarak şunu elde ederiz:
(151.6)
Bu formülden frekanstaki göreceli değişimi bulabilirsiniz:
(151.7)
( ile kastedilmiştir).
Düşündüğümüz boylamsal etkiye ek olarak ışık dalgaları için enine Doppler etkisinin de olduğu gösterilebilir. Göreceli hız vektörünün alıcıdan ve kaynaktan geçen çizgiye dik olarak yönlendirilmesi durumunda (örneğin, kaynak bir daire içinde hareket ettiğinde) gözlenen, alıcı tarafından algılanan frekansta bir azalmadan oluşur. alıcının yerleştirildiği merkez).
Bu durumda kaynak sistemdeki frekans, alıcı sistemdeki frekansla şu ilişkiyle ilişkilidir:
Enine Doppler etkisine bağlı olarak frekanstaki bağıl değişiklik
oranın karesiyle orantılıdır ve dolayısıyla frekanstaki bağıl değişimin birinci güçle orantılı olduğu boylamsal etkiden önemli ölçüde daha azdır
Enine Doppler etkisinin varlığı, 1938 yılında Ives tarafından deneysel olarak kanıtlanmıştır. Ives'in deneylerinde, kanal ışınlarındaki hidrojen atomlarının radyasyon frekansındaki değişiklik belirlenmiştir (bkz. § 85'in son paragrafı). Atomların hızı yaklaşık 106 m/s idi. Bu deneyler, Lorentz dönüşümlerinin geçerliliğinin doğrudan deneysel onayını temsil eder.
Genel olarak bağıl hız vektörü, biri ışın boyunca yönlendirilen, diğeri ışına dik olan iki bileşene ayrıştırılabilir. İlk bileşen uzunlamasına, ikinci bileşen ise enine Doppler etkisini belirleyecektir.
Boyuna Doppler etkisi yıldızların radyal hızını belirlemek için kullanılır. Yıldızların spektrumundaki çizgilerin göreceli kaymasını ölçerek, formülü (151.4) kullanabiliriz.
Aydınlık bir gazın moleküllerinin termal hareketi, Doppler etkisi nedeniyle spektral çizgilerin genişlemesine yol açar. Termal hareketin rastgeleliği nedeniyle, spektrografa göre moleküler hızların tüm yönleri eşit derecede olasıdır. Bu nedenle, cihaz tarafından kaydedilen radyasyon, moleküller tarafından yayılan frekansın olduğu, v'nin termal hareket hızı olduğu aralıkta yer alan tüm frekansları içerir (bkz. formül (151.6)). Böylece spektral çizginin kaydedilen genişliği Değer olacaktır.
(151.10)
buna spektral çizginin Doppler genişliği denir (v, moleküllerin en olası hızı anlamına gelir). Spektral çizgilerin Doppler genişlemesinin büyüklüğüne göre, moleküllerin termal hareketinin hızı ve dolayısıyla parlak gazın sıcaklığı yargılanabilir.
Kaynağının hareketi ve/veya alıcının hareketi nedeniyle alıcı tarafından kaydedilir. Sireni açık olan bir arabanın gözlemcinin yanından geçmesini pratikte gözlemlemek kolaydır. Sirenin belli bir ton çıkardığını ve bunun değişmediğini varsayalım. Araba gözlemciye göre hareket etmediğinde, o zaman tam olarak sirenin çıkardığı sesi duyar. Ancak araba gözlemciye yaklaşırsa ses dalgalarının frekansı artacak (ve uzunluğu azalacak) ve gözlemci sirenin gerçekte çıkardığından daha yüksek bir perde duyacaktır. Araba gözlemcinin yanından geçtiği anda, sirenin çıkardığı sesi duyacaktır. Ve araba yaklaşmak yerine uzaklaştığında, ses dalgalarının daha düşük frekansı (ve buna bağlı olarak daha uzun uzunluğu) nedeniyle gözlemci daha düşük bir ton duyacaktır.
Herhangi bir ortamda (örneğin ses) yayılan dalgalar için, dalgaların hem kaynağının hem de alıcısının bu ortama göre hareketinin dikkate alınması gerekir. Yayılması için herhangi bir ortama ihtiyaç duymayan elektromanyetik dalgalar (ışık gibi) için önemli olan kaynak ve alıcının göreceli hareketidir.
Yüklü bir parçacığın bir ortamda göreceli bir hızla hareket etmesi de önemlidir. Bu durumda Doppler etkisi ile doğrudan ilişkili olan Çerenkov radyasyonu laboratuvar sistemine kaydedilmektedir.
Nerede F 0, kaynağın dalga yaydığı frekanstır, C- Ortamdaki dalgaların yayılma hızı, v- dalga kaynağının ortama göre hızı (kaynak alıcıya yaklaşıyorsa pozitif, uzaklaşıyorsa negatif).
Sabit bir alıcı tarafından kaydedilen frekans
sen- alıcının ortama göre hızı (kaynağa doğru hareket ediyorsa pozitiftir).
Formül (1)'deki frekans değerini formül (2)'ye değiştirerek genel durum için formülü elde ederiz.
Nerede İle- ışık hızı, v- alıcının ve kaynağın bağıl hızı (birbirlerinden uzaklaşırlarsa pozitiftir).
Doppler etkisi nasıl gözlemlenir
Bu fenomen herhangi bir salınım sürecinin karakteristiği olduğundan, sesi gözlemlemek çok kolaydır. Ses titreşimlerinin frekansı kulak tarafından perde olarak algılanır. Hızlı hareket eden bir arabanın yanınızdan geçmesi, örneğin siren veya sadece bip sesi gibi bir ses çıkarması durumunu beklemeniz gerekir. Araba size yaklaştığında sesin daha yüksek çıkacağını, sonra araba size ulaştığında sert bir şekilde alçalacağını, uzaklaşırken ise daha alçak bir sesle korna çalacağını duyacaksınız.
Başvuru
Doppler radarı
Bağlantılar
- Okyanus akıntılarını ölçmek için Doppler efektini kullanma
Wikimedia Vakfı.
2010.
Diğer sözlüklerde “Doppler kayması”nın ne olduğunu görün: Doppler kayması
- Doplerio poslinkis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Doppler yer değiştirmesi; Doppler kayması vok. Doppler Verschiebung, f rus. Doppler kayması, m; Doppler değişimi, tamam. yer değiştirme Doppler, m; sapma Doppler, f… Fizikos terminų žodynas Doppler frekans kayması - Doplerio dažnio poslinkis statusas T sritis radyoelektronika atitikmenys: engl. Doppler frekans değişimi; Doppler frekans kayması vok. Doppler Frequenzverschiebung, f rus. Doppler frekans kayması, m; Doppler frekans kayması, n… …
Radioelektronikos terminų žodynas
Kırmızıya kayma, kimyasal elementlerin spektral çizgilerinin kırmızı (uzun dalga boyu) tarafa doğru kaymasıdır. Bu fenomen Doppler etkisinin veya yerçekimsel kırmızıya kaymanın bir ifadesi veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilir. Spektrum değişimi... Vikipedi Elektrikteki hatların dalga boylarının (l) arttırılması. mag. referans spektrumunun çizgileriyle karşılaştırıldığında kaynak spektrumu (çizgilerin spektrumun kırmızı kısmına doğru kayması). Kantitatif olarak K. s. z=(lprin lsp)/lsp değeriyle karakterize edilir, burada lsp ve lprin... ...
Fiziksel ansiklopedi
Elektromanyetik radyasyonun frekanslarındaki azalma, Doppler etkisinin tezahürlerinden biridir. İsmi "K. İle." bu fenomenin bir sonucu olarak spektrumun görünür kısmında çizgilerin kırmızı ucuna doğru kayması nedeniyle; K.s. gözlemlendi... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Salınımların kaynağı ve gözlemci birbirine göre hareket ettiğinde, gözlemci tarafından algılanan salınım frekansı w veya dalga boyu l'deki değişiklik. D. e. Açıklamanın en kolay yolu takip etmektir. örnek. Hareketsiz bir kaynağın yaymasına izin verin... Elektrikteki hatların dalga boylarının (l) arttırılması. mag. referans spektrumunun çizgileriyle karşılaştırıldığında kaynak spektrumu (çizgilerin spektrumun kırmızı kısmına doğru kayması). Kantitatif olarak K. s. z=(lprin lsp)/lsp değeriyle karakterize edilir, burada lsp ve lprin... ...
Görelilik teorileri modern fiziğin teorik temelinin önemli bir parçasını oluşturur. İki ana teori vardır: özel (özel) ve genel. Her ikisi de A. Einstein tarafından, özellikle 1905'te, genel olarak 1915'te yaratıldı. Modern fizikte, özel... ... Collier Ansiklopedisi
Uzay nesnelerini, onlardan gelen radyo emisyonunu analiz ederek inceleyen bir astronomi dalı. Birçok kozmik cisim Dünya'ya ulaşan radyo dalgaları yayar: bunlar özellikle Güneş'in dış katmanları ve gezegen atmosferleri, yıldızlararası gaz bulutlarıdır.... Collier Ansiklopedisi
Güneş gibi sıcak parlayan gök cisimleri. Yıldızların boyutları, sıcaklıkları ve parlaklıkları farklılık gösterir. Güneş, birçok bakımdan tipik bir yıldızdır, ancak diğer tüm yıldızlardan çok daha parlak ve daha büyük görünmesine rağmen, çok daha yakın konumdadır... ... Collier Ansiklopedisi
Ses kaynağı ve gözlemci birbirine göre hareket ediyorsa gözlemcinin algıladığı sesin frekansı ses kaynağının frekansıyla eşleşmez. 1842'de keşfedilen bu olaya denir Doppler etkisi .
Ses dalgaları havada (veya başka bir homojen ortamda) yalnızca ortamın özelliklerine bağlı olarak sabit bir hızla yayılır. Ancak sesin dalga boyu ve frekansı, ses kaynağı ve gözlemci hareket ettikçe önemli ölçüde değişebilir.
Kaynağın hızının υ И ve gözlemcinin hızının υ Н olduğu basit bir durumu ele alalım. çevreye göre onları birbirine bağlayan düz çizgi boyunca yönlendirilir. υ'nun pozitif yönü içinVEve υNgözlemciden kaynağa doğru yön alınabilir. Ses hızı υ her zaman pozitif kabul edilir.
Pirinç. 2.8.1, hareketli bir gözlemci ve sabit bir kaynak durumunda Doppler etkisini göstermektedir. Gözlemci tarafından algılanan ses titreşimlerinin periyodu şu şekilde gösterilir: T N. Şek. 2.8.1 şöyledir:
dikkate alınarak
Gözlemci kaynak yönünde hareket ederse (υ Н > 0), o zaman F N> F Ve eğer gözlemci kaynaktan hareket ederse (υ N< 0), то F N< F VE.
Şek. 2.8.2 Gözlemci hareketsizdir ve ses kaynağı belirli bir υ И hızıyla hareket eder. 2.8.2 aşağıdaki ilişki geçerlidir:
Bundan şu sonuç çıkıyor:
Kaynak gözlemciden uzaklaşıyorsa υ И > 0 olur ve dolayısıyla, F N< F I. Kaynak gözlemciye yaklaşırsa υ I< 0 и F N> F VE.
Genel durumda, hem kaynak hem de gözlemci υ I ve υ H hızlarıyla hareket ettiğinde Doppler etkisi formülü şu şekli alır:
Bu oran arasındaki ilişkiyi ifade etmektedir. F N ve F I. Hızlar υ I ve υ N her zaman ölçülür havaya göre veya ses dalgalarının yayıldığı başka bir ortam. Bu sözde göreceli olmayan Doppler etkisi.
Boşluktaki elektromanyetik dalgalar (ışık, radyo dalgaları) durumunda da Doppler etkisi gözlemlenir. Elektromanyetik dalgaların yayılması maddi bir ortama ihtiyaç duymadığından, yalnızca dikkate alabiliriz. bağıl hızυ kaynak ve gözlemci.
için ifade göreceli Doppler etkisi benziyor
Nerede C- ışık hızı. υ > 0 olduğunda kaynak gözlemciden uzaklaşır ve F N< F Ve υ durumunda< 0 источник приближается к наблюдателю, и F N> F VE.
Doppler etkisi, hareket eden nesnelerin hızını ölçmek için teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır ( "Doppler konumu" akustik, optik ve radyoda).
Bir dalganın algılanan frekansı, kaynağının bağıl hızına bağlıdır.
Muhtemelen hayatınızda en az bir kez, özel sinyali ve sireni olan bir arabanın hızla geçtiği yolun kenarında durma fırsatınız olmuştur. Sirenlerin uğultuları yaklaşırken sesi daha yüksek, sonra araba size yakalanınca azalıyor ve son olarak araba uzaklaşmaya başlayınca tekrar azalıyor ve tanıdık çıkıyor: Yyyiiieaeaaaaaaooowuuuuummm - bir ses üyesi hakkında böyle. Belki farkında olmadan dalgaların en temel (ve en kullanışlı) özelliğini gözlemliyorsunuz.
Dalgalar genel olarak tuhaf bir şeydir. Kıyıya yakın bir yerde sallanan boş bir şişe hayal edin. Su, dalgalar halinde kıyıya hücum ediyormuş gibi görünürken, kıyıya yaklaşmadan bir aşağı bir yukarı yürüyor. Ancak hayır - su (ve içindeki şişe) yerinde kalır ve yalnızca rezervuarın yüzeyine dik bir düzlemde salınır. Başka bir deyişle, dalgaların yayıldığı ortamın hareketi, dalgaların kendi hareketine karşılık gelmez. En azından futbol taraftarları bunu iyi öğrendiler ve pratikte kullanmayı öğrendiler: Stadyumun etrafına bir "dalga" gönderirken, kendileri hiçbir yere koşmazlar, sadece ayağa kalkıp sırayla otururlar ve "dalga" (Birleşik Krallık'ta bu fenomene genellikle “Meksika dalgası” denir ") tribünlerin etrafında dolaşıyor.
Dalgalar genellikle tanımlanır sıklık(gözlem noktasında saniyedeki dalga tepelerinin sayısı) veya uzunluk(iki bitişik çıkıntı veya çukur arasındaki mesafe). Bu iki özellik, ortamdaki dalga yayılma hızı aracılığıyla birbiriyle ilişkilidir, dolayısıyla dalga yayılma hızını ve ana dalga özelliklerinden birini bilerek diğerini kolayca hesaplayabilirsiniz.
Dalga başladıktan sonra yayılma hızı yalnızca yayıldığı ortamın özelliklerine göre belirlenir; dalganın kaynağı artık herhangi bir rol oynamaz. Örneğin su yüzeyinde dalgalar bir kez harekete geçtikten sonra yalnızca basınç kuvvetleri, yüzey gerilimi ve yerçekiminin etkileşimi nedeniyle yayılır. Akustik dalgalar, basınç farklılıklarının yönlü iletimi nedeniyle havada (ve diğer ses ileten ortamlarda) yayılır. Ve dalga yayılma mekanizmalarının hiçbiri dalga kaynağına bağlı değildir. Dolayısıyla Doppler etkisi.
Feryat eden siren örneğini tekrar düşünelim. Öncelikle özel aracın sabit olduğunu varsayalım. Sirenden gelen ses bize ulaşır çünkü içindeki elastik membran periyodik olarak havaya etki ederek içinde sıkışmalar (artan basınç alanları) ve seyrekleşme ile dönüşümlü olarak oluşturur. Sıkıştırma zirveleri (akustik bir dalganın "tepeleri") kulaklarımıza ulaşana ve kulak zarlarına çarpana kadar ortamda (havada) yayılır, bunlar beynimize bir sinyal gönderir (işitme bu şekilde çalışır). Algıladığımız ses titreşimlerinin frekansına geleneksel olarak ton veya perde adını veririz: örneğin saniyede 440 hertzlik bir titreşim frekansı, birinci oktavın “A” notasına karşılık gelir. Yani özel araç hareketsizken, sinyalinin tonunu değişmeden duymaya devam edeceğiz.
Ancak özel araç üzerinize doğru hareket etmeye başladığı anda yeni bir efekt eklenecektir. Bir dalga zirvesinin yayılmasından diğerine kadar geçen süre boyunca araç size doğru bir miktar mesafe kat edecektir. Bu nedenle, sonraki her dalga zirvesinin kaynağı daha yakın olacaktır. Sonuç olarak, dalgalar kulaklarınıza araç dururken olduğundan daha sık ulaşacak ve algıladığınız sesin perdesi artacaktır. Tersine, eğer özel araç ters yönde hareket ederse, akustik dalgaların zirveleri kulaklarınıza daha az ulaşacak ve sesin algılanan frekansı azalacaktır. Yanınızdan özel sinyalli bir araba geçtiğinde sirenin sesinin azalmasının açıklaması budur.
Doppler etkisini ses dalgalarıyla ilişkili olarak inceledik, ancak bu, diğerleri için de aynı şekilde geçerlidir. Görünür bir ışık kaynağı bize yaklaştığında gördüğümüz dalga boyu kısalır ve sözde gözlemleriz. mor vardiya(Işık spektrumunun tüm görünür renkleri arasında menekşe en kısa dalga boylarına sahiptir). Kaynak uzaklaşırsa spektrumun kırmızı kısmına doğru belirgin bir kayma olur (dalgaların uzaması).
Bu etki, adını teorik olarak onu ilk kez tahmin eden Christian Johann Doppler'den almıştır. Doppler etkisi ilk kez deneysel olarak test edildiğinden dolayı hayatım boyunca ilgimi çekti. Hollandalı bilim adamı Christian Buys Ballot (1817-1870) açık bir demiryolu vagonuna bir bando yerleştirdi ve platformda mutlak perdeye sahip bir grup müzisyeni topladı. (Mükemmel perde, bir notayı dinledikten sonra onu doğru bir şekilde adlandırma yeteneğidir.) Platformun önünden müzikli vagonlu bir tren geçtiğinde, bando bir nota çalıyordu ve gözlemciler (dinleyiciler) duydukları müzik notasını yazıyordu. Beklendiği gibi, sesin görünen perdesi doğrudan trenin hızına bağlıydı ve bu aslında Doppler yasasıyla tahmin ediliyordu.
Doppler etkisi hem bilimde hem de günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya çapında polis radarlarında aşırı hız yapan trafik suçlularını yakalamak ve cezalandırmak için kullanılıyor. Radar tabancası, arabanızın metal gövdesinden yansıyan bir radyo dalgası sinyali (genellikle VHF veya mikrodalga aralığında) yayar. Sinyal, büyüklüğü aracın hızına bağlı olan Doppler frekans kaymasıyla radara geri döner. Cihaz, giden ve gelen sinyallerin frekanslarını karşılaştırarak aracınızın hızını otomatik olarak hesaplar ve ekranda görüntüler.
Doppler etkisi astrofizikte biraz daha ezoterik bir uygulama buldu: özellikle Edwin Hubble, yakın galaksilere olan mesafeleri yeni bir teleskopla ilk kez ölçen, aynı anda onların atomik radyasyon spektrumunda kırmızı bir Doppler kayması keşfetti; galaksilerin bizden uzaklaştığı sonucuna varıldı ( santimetre. Hubble Yasası). Aslında bu, sanki gözlerinizi kapattığınızda, bir anda aşina olduğunuz bir model arabanın motor sesinin gereğinden düşük olduğunu duymuş ve arabanın uzaklaşmakta olduğu sonucuna varmışsınız gibi net bir sonuçtu. Sen. Hubble ayrıca bir galaksinin ne kadar uzakta olduğunu, kırmızıya kaymanın o kadar güçlü olduğunu (ve bizden o kadar hızlı uzaklaştığını) keşfettiğinde, Evrenin genişlediğini fark etti. Bu, Büyük Patlama teorisine doğru atılan ilk adımdı ve bu, bandolu bir trenden çok daha ciddi bir şey.
Hıristiyan Johann Doppler, 1803-53
Avusturyalı fizikçi. Salzburg'da bir duvarcı ailesinde doğdu. Viyana'daki Politeknik Enstitüsü'nden mezun oldu ve 1835'e kadar orada genç öğretmenlik pozisyonlarında kaldı; o zaman Prag Üniversitesi'nde matematik bölümünün başına geçme teklifi aldı ve bu teklif onu son anda uzun vadeli kararından vazgeçmeye zorladı. Ülkelerindeki akademik çevrelerde tanınma umudunu yitirerek Amerika'ya göç ediyorlar. Kariyerine Viyana Kraliyet İmparatorluk Üniversitesi'nde profesör olarak son verdi.