डॉपलर प्रभाव बताता है कि जब स्रोत या पर्यवेक्षक माध्यम के सापेक्ष चलता है तो तरंग की आवृत्ति कैसे बदलती है। यही कारण है कि जैसे ही एम्बुलेंस आती है तो सायरन की आवाज ऊंची हो जाती है और जैसे ही वह पीछे जाती है तो सायरन की आवाज धीमी हो जाती है। डॉपलर प्रभाव को समझना ध्वनिकी, रडार, खगोल विज्ञान और चिकित्सा अल्ट्रासाउंड में आवश्यक है।
सूत्र
ध्वनि तरंगों के लिए (स्रोत गतिशील, प्रेक्षक स्थिर):
Observed Frequency = Source Frequency × (Speed of Sound) / (Speed of Sound ± Source Velocity)
यदि स्रोत निकट आता है तो ऋण चिह्न का प्रयोग करें, साथ ही यदि वह पीछे हट जाए तो ऋण चिह्न का प्रयोग करें।
प्रकाश तरंगों के लिए (सापेक्षवादी डॉपलर):
Observed Frequency = Source Frequency × √((1 - β) / (1 + β))
जहाँ β = प्रकाश का वेग/गति।
कार्य उदाहरण
एक एम्बुलेंस सायरन 1,000 हर्ट्ज पर निकलता है। ध्वनि हवा में 343 मीटर/सेकेंड की गति से चलती है। एम्बुलेंस 30 मीटर/सेकेंड की गति से पहुंचती है।
Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 - 30)
= 1,000 × 343 / 313
= 1,000 × 1.096
= 1,096 Hz
निकट आने वाले सायरन की ध्वनि लगभग 9.6% अधिक होती है। 30 मीटर/सेकेंड से गुजरने और पीछे हटने के बाद:
Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 + 30)
= 1,000 × 343 / 373
= 920 Hz
1,096 हर्ट्ज़ से 920 हर्ट्ज़ तक की कमी नाटकीय है - लगभग 176 हर्ट्ज़ बदलाव।
अनुप्रयोग
रडार और स्पीड गन: रेडियो तरंगें उत्सर्जित करें, वाहन की गति की गणना करने के लिए परावर्तित तरंगों में आवृत्ति बदलाव को मापें।
खगोल विज्ञान: पृथ्वी की ओर बढ़ते तारे नीली शिफ्ट (उच्च आवृत्ति) दिखाते हैं। दूर जाने वाले तारे लाल विस्थापन (कम आवृत्ति) दर्शाते हैं। इससे पता चला कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है।
अल्ट्रासाउंड इमेजिंग: डॉपलर अल्ट्रासाउंड गतिमान लाल रक्त कोशिकाओं से परावर्तित तरंगों की आवृत्ति बदलाव का पता लगाकर रक्त प्रवाह को मापता है।
मुख्य अंतर्दृष्टि
डॉप्लर प्रभाव केवल सापेक्ष गति पर निर्भर करता है। एक स्थिर पर्यवेक्षक और निकट आने वाला स्रोत एक स्थिर स्रोत और निकट आने वाले पर्यवेक्षक के समान प्रभाव उत्पन्न करता है (हालांकि गणित थोड़ा भिन्न होता है)।
सुझावों
गैर-सापेक्षिक गति (प्रकाश से बहुत धीमी) के लिए, ध्वनि सूत्र का उपयोग करें। हल्की या बहुत तेज़ गति के लिए, सापेक्षतावादी सूत्र का उपयोग करें। उच्च-आवृत्ति तरंगों और उच्च वेगों के लिए प्रभाव अधिक स्पष्ट होता है।
किसी भी स्रोत और प्रेक्षक वेग के लिए प्रेक्षित आवृत्ति ज्ञात करने के लिए हमारे डॉपलर प्रभाव कैलकुलेटर का उपयोग करें।