Doplerio efektas yra priemonė, kuria bangų savybės (ypač dažnius) įtakoja šaltinio ar klausytojo judėjimas. Dešinėje pavaizduota, kaip judantis šaltinis iškraipytų iš jo kylančias bangas dėl Doplerio efekto (dar žinomo kaip Doplerio poslinkis).
Jei jūs kada nors laukėte pervažoje per geležinkelį ir klausėte traukinio švilpuko, tikriausiai pastebėjote, kad švilpuko aukštis keičiasi judant jūsų padėties atžvilgiu. Panašiai keičiasi ir sirenos garsas, kai ji artėja, o paskui eina tave kelyje.
Doplerio efekto apskaičiavimas
Apsvarstykite situaciją, kai judesys nukreiptas ties linija tarp klausytojo L ir šaltinio S, teigiama kryptimi nukreipiant nuo klausytojo iki šaltinio. Greičiai vL ir vS yra klausytojo ir šaltinio greitis bangos terpės atžvilgiu (šiuo atveju oras, kuris laikomas ramybės būsenoje). Garso bangos greitis, v, visada laikomas teigiamu.
Taikydami šiuos judesius ir praleisdami visus netvarkingus darinius, gauname klausytojo girdimą dažnį (fL) pagal šaltinio dažnį (fS):
fL = [(v + vL)/(v + vS)] fS
Jei klausytojas ilsisi, tada vL = 0.
Jei šaltinis yra ramybėje, tada vS = 0.
Tai reiškia, kad jei nei šaltinis, nei klausytojas nejuda, tada fL = fS, būtent to ir galima tikėtis.
Jei klausytojas juda šaltinio link, tada vL > 0, nors tada tolsta nuo šaltinio vL < 0.
Arba jei šaltinis juda klausytojo link, judesys yra neigiama kryptimi, taigi vS <0, bet jei šaltinis nutolsta nuo klausytojo, tada vS > 0.
Doplerio efektas ir kiti bangos
Doplerio efektas iš esmės yra fizinių bangų elgsenos savybė, todėl nėra pagrindo manyti, kad jis taikomas tik garso bangoms. Iš tikrųjų atrodo, kad bet kuri banga turėtų Doplerio efektą.
Ta pati koncepcija gali būti taikoma ne tik šviesos bangoms. Tai keičia šviesą išilgai elektromagnetinio šviesos spektro (abu) matoma šviesa ir už jos ribų), sukurdamas Doplerio šviesos bangų poslinkis tai vadinama raudonu arba mėlynu poslinkiu, atsižvelgiant į tai, ar šaltinis ir stebėtojas tolsta vienas nuo kito ar vienas kito link. 1927 m., Astronomas Edwinas Hablas stebėjo tolimų galaktikų šviesą, paslinktą tokiu būdu, koks atitiko Doplerio poslinkis ir galėjo tai panaudoti numatydamas greitį, kuriuo jie tolsta nuo Žemė. Paaiškėjo, kad apskritai tolimos galaktikos nuo žemės nutolo greičiau nei šalia esančios galaktikos. Šis atradimas padėjo įtikinti astronomus ir fizikus (įskaitantAlbertas Einšteinas), kad visata iš tikrųjų plėtėsi, užuot išlikusi statiška visą amžinybę, ir galiausiai šie pastebėjimai paskatino Didžiojo sprogimo teorija.