Efek Doppler menjelaskan bagaimana frekuensi gelombang berubah ketika sumber atau pengamat bergerak relatif terhadap medium. Inilah sebabnya mengapa sirene berbunyi lebih tinggi saat ambulans mendekat dan bernada rendah saat ambulans surut. Memahami efek Doppler sangat penting dalam akustik, radar, astronomi, dan USG medis.

Rumusnya

Untuk gelombang bunyi (sumber bergerak, pengamat diam):

Observed Frequency = Source Frequency × (Speed of Sound) / (Speed of Sound ± Source Velocity)

Gunakan tanda minus jika sumbernya mendekat, plus jika sumbernya surut.

Untuk gelombang cahaya (Doppler relativistik):

Observed Frequency = Source Frequency × √((1 - β) / (1 + β))

Dimana β = kecepatan/kecepatan cahaya.

Contoh yang Berhasil

Sirine ambulan berbunyi dengan frekuensi 1.000 Hz. Bunyi merambat dengan kecepatan 343 m/s di udara. Ambulans mendekat dengan kecepatan 30 m/s.

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 - 30)
                   = 1,000 × 343 / 313
                   = 1,000 × 1.096
                   = 1,096 Hz

Sirene yang mendekat berbunyi sekitar 9,6% lebih tinggi. Setelah lewat dan surut dengan kecepatan 30 m/s:

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 + 30)
                   = 1,000 × 343 / 373
                   = 920 Hz

Penurunan dari 1.096 Hz ke 920 Hz sungguh dramatis — pergeseran sekitar 176 Hz.

Aplikasi

Radar dan Senjata Kecepatan: Memancarkan gelombang radio, mengukur pergeseran frekuensi gelombang pantulan untuk menghitung kecepatan kendaraan.

Astronomi: Bintang yang bergerak menuju Bumi menunjukkan pergeseran biru (frekuensi lebih tinggi). Bintang yang menjauh menunjukkan pergeseran merah (frekuensi lebih rendah). Hal ini menunjukkan bahwa alam semesta mengembang.

Pencitraan USG: USG Doppler mengukur aliran darah dengan mendeteksi pergeseran frekuensi gelombang pantulan dari pergerakan sel darah merah.

Wawasan Utama

Efek Doppler hanya bergantung pada gerak relatif. Pengamat yang diam dan sumber yang mendekat menghasilkan efek yang sama seperti sumber yang diam dan pengamat yang mendekat (walaupun perhitungannya sedikit berbeda).

Kiat

Untuk kecepatan non-relativistik (jauh lebih lambat dari kecepatan cahaya), gunakan rumus bunyi. Untuk kecepatan ringan atau sangat tinggi, gunakan rumus relativistik. Efeknya lebih terasa pada gelombang frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi.

Gunakan Kalkulator Efek Doppler kami untuk mencari frekuensi observasi untuk sumber dan kecepatan pengamat mana pun.