Ефект Доплера приклад - Науково-популярний журнал «Як і Чому»
Уявіть собі, що ви шофер машини «швидка допомога» і вам доводиться на великій швидкості їхати заповненими машинами вулицями великого міста. Ви включаєте сирену, яка починає своє вперте рівне ревіння, і по дорозі до лікарні проїжджаєте повз натовп людей на тротуарах. Тепер уявіть собі, що ви один з натовпу на тротуарі. Ви стоїте біля переходу і чекаєте на момент, коли можна буде перейти вулицю. Але спочатку треба пропустити «швидку», що мчить.
Реву її сирени чути здалеку. Але дивна річ, чим ближче під'їжджає автомобіль із червоним хрестом, тим вищим стає звук сирени. Коли машина починає віддалятися, те саме повторюється, але навпаки. У міру видалення машини звук сирени стає дедалі нижчим, поки зовсім не зникне. Водночас водій «швидкої» не помічає жодних змін. Для нього якість звуку не змінюється
А ось сторонній спостерігач чує, як наростає висота звуку і потім тональність у міру видалення падає. Звукові хвилі поширюються у повітрі так само, як морські хвилі по поверхні води.
Так що відбувається насправді. Хто вірно чує? Водій чи пішохід? Чи змінюється тональність звучання сирени? Мають рацію обидва. Точніше, ніхто не помиляється: і водій та пішохід чують саме те, що вони й мають чути. Різниця в сприйнятті відбувається через ефект Доплера. Те, що ми чуємо як звук, це насправді хвилі, що поширюються у повітрі.
Сирена змушує вагатися молекули повітря. Звукові хвилі поширюються у повітрі так само, як морські хвилі по поверхні води. Хвиля це область розрідження, яка потім стає областю стиснення. Процес повторюється багато разів на секунду і поширюється. Це і є звукова хвиля. Чим ближче знаходяться другдо друга однакові ділянки хвиль, то вище звук, тобто тим більше його частота.
У нашому випадку при наближенні швидкої хвилі звуку стають ближче один до одного для пішохода, тому що швидкості переміщення машини і звуку складаються. Чим менша відстань між звуковими хвилями, тим вища частота і тим вищий звуковий тон. При видаленні машини відстань між хвилями в міру видалення стає все більше, тобто частота поступово зменшується і звук стає нижче. Люди, що перебувають у машині, та джерело звуку нерухомі щодо один одного. Тому жодних змін тональності не відбувається. Щоб почути зміни тональності, слухач і джерело звуку повинні переміщатися щодо одне одного.
Ефект Доплера властивий не лише звуковим хвилям
Візьмемо для прикладу світлові хвилі. Якби на машині «швидка допомога» замість сирени було встановлено ліхтар жовтого кольору, то при зближенні зі спостерігачем спектр ліхтаря зміщувався б у синій бік, а при видаленні — червоний. При звичайних навколишніх явищах швидкості зміщення відносно невисокі, тому ми не помічаємо змін спектра світла. Але якби швидкість переміщення машини «швидка допомога» наближалася до швидкості світла чи була порівнянна з нею, ми помітили б шукані зміни.