Ses Dalgaları için Doppler Etkisi

Doppler etkisi, dalga özellikleri (özellikle frekanslar) bir kaynağın veya dinleyicinin hareketinden etkilenir. Sağdaki resim, Doppler etkisi (ayrıca olarak da bilinir) nedeniyle hareketli bir kaynağın kendisinden gelen dalgaları nasıl bozacağını gösterir. Doppler kayması).

Demiryolu geçidini beklediyseniz ve tren düdüğünü dinlediyseniz, muhtemelen düdüğünüzün perdesinin konumunuza göre hareket ettikçe değiştiğini fark etmişsinizdir. Benzer şekilde, bir sirenin perdesi yaklaştıkça değişir ve sizi yolda geçirir.

Hareketin, dinleyici L ile kaynak S arasında, dinleyiciden kaynağa doğru olan yönün pozitif yön olduğu bir çizgide olduğu bir durumu düşünün. Hızlar v_L ve v_S dinleyicinin ve kaynağın dalga ortamına göre hızlarıdır (bu durumda dinlenme halinde kabul edilen hava). Ses dalgasının hızı, v, her zaman pozitif kabul edilir.

Bu hareketleri uygulayarak ve tüm dağınık türevleri atlayarak, dinleyicinin duyduğu frekansı alırız (f_L) kaynağın sıklığı (f_S):

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

Dinleyici dinleniyorsa, o zaman v_L = 0.
Kaynak hareketsizse, o zaman v_S = 0.
Bu, ne kaynak ne de dinleyici hareket etmiyorsa, o zaman f_L = f_Ski bu tam olarak ne beklenir.

Dinleyici kaynağa doğru ilerliyorsa, v_L > 0, ancak kaynaktan uzaklaşıyorsa v_L < 0.

Alternatif olarak, kaynak dinleyiciye doğru hareket ediyorsa hareket negatif yöndedir, bu nedenle v_S <0, ancak kaynak dinleyiciden uzaklaşıyorsa v_S > 0.

Doppler etkisi temel olarak fiziksel dalgaların davranışının bir özelliğidir, bu yüzden sadece ses dalgaları için geçerli olduğuna inanmak için bir neden yoktur. Gerçekten de, herhangi bir dalga Doppler etkisi sergiler gibi görünmektedir.

Aynı kavram sadece ışık dalgalarına uygulanamaz. Bu, ışığı elektromanyetik ışık spektrumu boyunca kaydırır (her ikisi de görülebilir ışık ve ötesi), Işık dalgalarında doppler kayması kaynağın ve gözlemcinin birbirinden uzaklaşıp uzaklaşmamasına bağlı olarak kırmızıya kayma veya mavi kayma denir. 1927'de astronom Edwin Hubble uzak gökadalardan gelen ışığı, Doppler kayması ve bunu kullanarak hareket ettikleri hızı tahmin etmek için kullanabildi Dünya. Genel olarak, uzak galaksilerin Dünya'dan yakın galaksilerden daha hızlı uzaklaştığı ortaya çıktı. Bu keşif, gökbilimcileri ve fizikçileri (Albert Einstein) evrenin tüm sonsuzluk için durağan kalmak yerine aslında genişlediğini ve nihayetinde bu gözlemlerin büyük patlama teorisi.