Ang Doppler effect ay naglalarawan kung paano nagbabago ang dalas ng isang alon kapag ang pinagmulan o tagamasid ay gumagalaw na may kaugnayan sa medium. Ito ang dahilan kung bakit mas mataas ang tunog ng sirena habang lumalapit ang isang ambulansya at mas mababa ang tunog habang ito ay umuurong. Ang pag-unawa sa epekto ng Doppler ay mahalaga sa acoustics, radar, astronomy, at medikal na ultrasound.

Ang Formula

Para sa mga sound wave (pinagmulan na gumagalaw, nakatigil ang tagamasid):

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

Gamitin ang minus sign kung ang pinagmulan ay lumalapit, at kung ito ay umuurong.

Para sa mga light wave (relativistic Doppler):

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

Kung saan β = bilis / bilis ng liwanag.

Nagtrabahong Halimbawa

Ang isang sirena ng ambulansya ay naglalabas sa 1,000 Hz. Ang tunog ay naglalakbay sa 343 m/s sa hangin. Ang ambulansya ay lumalapit sa 30 m/s.

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

Ang papalapit na sirena ay tumunog nang halos 9.6% na mas mataas. Pagkatapos pumasa at umatras sa 30 m/s:

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

Ang pagbaba mula 1,096 Hz hanggang 920 Hz ay ​​kapansin-pansing — mga 176 Hz shift.

Mga Application

Radar at Bilis na Baril: Naglalabas ng mga radio wave, sukatin ang frequency shift sa reflected waves upang kalkulahin ang bilis ng sasakyan.

Astronomy: Ang mga bituin na lumilipat patungo sa Earth ay nagpapakita ng asul na shift (mas mataas na frequency). Ang mga bituin na lumalayo ay nagpapakita ng pulang shift (mas mababang frequency). Ito ay nagsiwalat na ang uniberso ay lumalawak.

Ultrasound Imaging: Sinusukat ng Doppler ultrasound ang daloy ng dugo sa pamamagitan ng pag-detect ng frequency shift ng reflected waves mula sa paglipat ng mga pulang selula ng dugo.

Pangunahing Insight

Ang epekto ng Doppler ay nakasalalay lamang sa kamag-anak na paggalaw. Ang isang nakatigil na tagamasid at papalapit na pinagmulan ay gumagawa ng parehong epekto tulad ng isang nakatigil na pinagmumulan at papalapit na tagamasid (bagama't ang matematika ay bahagyang naiiba).

Mga Tip

Para sa mga di-relativistic na bilis (mas mabagal kaysa sa liwanag), gamitin ang sound formula. Para sa magaan o napakataas na bilis, gamitin ang relativistic formula. Ang epekto ay mas malinaw para sa mga high-frequency wave at mataas na bilis.

Gamitin ang aming Doppler Effect Calculator upang mahanap ang naobserbahang frequency para sa anumang pinagmulan at bilis ng observer.