A Doppler-effektus a hanghullámokhoz

A Doppler-effektus egy eszköz hullám tulajdonságai (különösen a frekvenciákat) a forrás vagy a hallgató mozgása befolyásolja. A jobb oldali kép azt mutatja, hogy egy mozgó forrás torzítaná a belőle származó hullámokat a Doppler-hatás (más néven Doppler-váltás).

Ha valaha egy vasúti kereszteződésen várt és hallgatta a vonat sípját, akkor valószínűleg észrevette, hogy a síp hangmagassága megváltozik, amikor a helyzetéhez képest mozog. Hasonlóképpen, a sziréna hangmagassága megváltozik, amikor közeledik, majd az úton halad.

Vegyünk egy olyan helyzetet, amikor a mozgás az L hallgató és az S forrás között egy vonalban van orientálva, és a hallgatótól a forrásig terjedő irány pozitív irányban van. A sebességek v_L és v_S a hallgató és a forrás sebessége a hullámközeghez viszonyítva (ebben az esetben a levegőt, amelyet nyugalomban vesszük figyelembe). A hanghullám sebessége, v, mindig pozitívnak tekintik.

Ezeket a mozgásokat alkalmazva, és az összes rendetlen következtetés kihagyása után a frekvencia a hallgató által hallható (

f_L = [(v + v_L)/(v + v_S)] f_S

Ha a hallgató nyugalomban van, akkor v_L = 0.
Ha a forrás nyugszik, akkor v_S = 0.
Ez azt jelenti, hogy ha sem a forrás, sem a hallgató nem mozog, akkor f_L = f_S, pontosan pontosan mit várhat el tőle.

Ha a hallgató a forrás felé mozog, akkor v_L > 0, bár ha távolodik a forrástól v_L < 0.

Alternatív megoldásként, ha a forrás a hallgató felé mozog, akkor a mozgás negatív irányba mutat, tehát v_S <0, de ha a forrás elmozdul a hallgatótól, akkor v_S > 0.

A Doppler-hatás alapvetően a fizikai hullámok viselkedésének tulajdonsága, így nincs ok azt hinni, hogy csak a hanghullámokra vonatkozik. Valójában úgy tűnik, hogy bármilyen hullám Doppler-hatást mutat.

Ugyanez a koncepció nemcsak a fényhullámokra alkalmazható. Ez eltolja a fényt a fény elektromágneses spektruma mentén (mindkettő) látható fény és azon túl), a Doppler eltolódás a fényhullámokban ezt vöröseltolódásnak vagy kékre váltásnak nevezzük, attól függően, hogy a forrás és a megfigyelő elmozdul egymástól vagy egymás felé. 1927-ben a csillagász Edwin Hubble megfigyelték a távoli galaxisokból származó fényt úgy, hogy eltolódjon a Doppler-eltolás, és képes volt arra használni, hogy megjósolja azt a sebességet, amellyel elmozdultak a Föld. Kiderült, hogy általában a távoli galaxisok gyorsabban távoznak a Földtől, mint a közeli galaxisok. Ez a felfedezés segített meggyőzni a csillagászokat és a fizikusokat (ideértve aAlbert Einstein) szerint a világegyetem valóban kibővült, ahelyett, hogy az örökkévalóságig statikus maradna, és ezek a megfigyelések végül a ősrobbanás elmélet.