Doppler etkisi

Hareketli kaynak

Durgun gözlemciye yaklaşan kaynak için f_obs=f_s v/(v−v_s). Kaynağın önünde dalga tepeleri sıklaşır ve ortam içindeki λ küçülür.

Kaynak uzaklaşıyorsa payda v+v_s olur ve ölçülen frekans düşer.

Hareketli gözlemci

Durgun kaynağa yaklaşan gözlemci için f_obs=f_s(v+v_obs)/v. Ortamdaki dalga boyu değişmez; gözlemcinin dalga tepeleriyle karşılaşma hızı değişir.

Uzaklaşmada pay v−v_obs olur.

İşaret seçimi

Genel ifade f_obs=f_s(v±v_obs)/(v∓v_s) ancak açık bir yön konvansiyonuyla güvenlidir.

Her durumda nitel kontrol yapın: yaklaşma daha yüksek, uzaklaşma daha düşük algılanan frekans vermelidir.

Radyal bileşen

Klasik birinci mertebe Doppler kaymasında önemli olan hızın kaynak-gözlemci doğrultusundaki bileşenidir. Tam enine hareket o anda first-order ses kayması vermez.

Bir araç yanımızdan geçerken radyal hızın işareti değişir; duyulan ani yüksekten düşüğe geçiş bunun sonucudur.

Işıkta Doppler

Vakumdaki ışık için ses formülü kullanılmaz. Özel görelilik relativistik Doppler bağıntısını verir ve transverse second-order etki de vardır.

Astronomik redshift bazen hız bilgisi taşır; kozmolojik redshift ise basit klasik Doppler değildir.

Uygulamalar

Radar, Doppler ultrason, akış ölçümü ve astronomi frekans veya dalga boyu kaymasını hız bilgisine dönüştürür.

Kaynağın kendi osilatörü hızlanmak zorunda değildir; değişen şey dedektöre ulaşan frekanstır.

Model sınırları

Basit ses formülleri düzgün bir ortam ve genellikle ses hızından küçük kaynak/gözlemci hızları varsayar. Kuvvetli rüzgâr veya akış, hızların hangi çerçevede yazılacağını etkiler.

Kaynak süpersonik olduğunda Mach cone ve shock wave oluşur; olay yalnızca küçük bir tone shift değildir.

Çözümlü örnek