Doppler-ilmiö

Wikipedia

Doppler-ilmiö on aaltoliikkeen taajuudessa, vaiheessa tai aallonpituudessa tapahtuva näennäinen muutos, joka johtuu aaltojen lähteen ja havaitsijan liikkeestä toisiinsa nähden. Lähestyvä kohde painaa lähettämiään impulsseja lyhyemmiksi, etääntyvä vetää ne pitemmiksi. Ilmiön selitti Christian Doppler vuonna 1842

Doppler-ilmiön tunnetuimmat muodot ovat äänen taajuuden muutos äänilähteen (esim. hälytysajoneuvon) liikkuessa kohti tai poispäin, tähtieteestä tuttu punasiirtymä sekä poliisin ja säähavainnoitsijoiden käyttämä dopplertutka.

Lähestyvä äänilähde kuuulostaa kimeämmältä kuin etääntyvä, esim etääntyvä suihkukone päästää matalaa jyrinää. Punasiirtymässä kohteen valo punertuu, kun se etääntyy, sillä etääntyvä kohde vetää valoaaltoja pidemmiksi. Punainen valoaalto on pidempi kuin sininen. Sinisiirtymässä kohteen säteilemä valo siirtyy siniseen kohteen lähestyessä.

Ilmiö on ehkä helpoin ymmärtää analogian kautta. Ajattele että joku heittää lumipalloja sinua kohti sekunnin välein. Jos pysyt paikallasi, ne myös osuvat sekunnin välein - osumataajuus on yksi hertsi, sanoisi fyysikko. Ilmassa on silloin yhtaikaa useita lumipalloja. Jos juokset kohti heittäjää, sinuun osuu palloja useammin kuin kerran sekunnissa, koska keräät vartaloosi palloja jotka olivat vasta matkalla kohti alkuperäistä asemapaikkaasi. Vastaavasti juostessasi poispäin palloja osuu harvemmin.

Tapauksessa, jossa kuulija liikkuu kohti äänilähdettä ja äänilähde liikkuu kohti kuulijaa uusi taajuus saadaan laskemalla kaavasta

missä f₀ = alkuperäinen taajuus v=äänen nopeus v_k= kuulijan nopeus v_l=äänilähteen nopeus

Doppler-ilmiö. Aaltojen lähde on liikkeessä vasemmalle.