Doppler etkisi, kaynak veya gözlemci ortama göre hareket ettiğinde bir dalganın frekansının nasıl değiştiğini açıklar. Ambulans yaklaşırken sirenin tiz, uzaklaşırken ise alçak sesle çalmasının nedeni budur. Akustik, radar, astronomi ve tıbbi ultrasonda Doppler etkisini anlamak önemlidir.

Formül

Ses dalgaları için (kaynak hareketli, gözlemci sabit):

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

Kaynak yaklaşıyorsa eksi işaretini, uzaklaşıyorsa artı işaretini kullanın.

Işık dalgaları için (göreceli Doppler):

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

Burada β = ışığın hızı/hızı.

Çalışılan Örnek

Bir ambulans sireni 1000 Hz'de çalar. Ses havada 343 m/s hızla yayılır. Ambulans 30 m/s hızla yaklaşıyor.

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

Yaklaşan siren yaklaşık %9,6 daha yüksek ses çıkarır. 30 m/s hızla geçip geri çekildikten sonra:

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

1.096 Hz'den 920 Hz'e düşüş dramatiktir; yaklaşık 176 Hz'lik bir kayma.

Uygulamalar

Radar ve Hız Tabancaları: Radyo dalgaları yayar, araç hızını hesaplamak için yansıyan dalgalardaki frekans kaymasını ölçer.

Astronomi: Dünya'ya doğru hareket eden yıldızlar maviye kayma gösterir (daha yüksek frekans). Uzaklaşan yıldızlar kırmızıya kayma gösterir (düşük frekans). Bu da evrenin genişlediğini ortaya çıkardı.

Ultrason Görüntüleme: Doppler ultrason, hareket eden kırmızı kan hücrelerinden yansıyan dalgaların frekans kaymasını tespit ederek kan akışını ölçer.

Temel Bilgi

Doppler etkisi yalnızca göreceli harekete bağlıdır. Sabit bir gözlemci ve yaklaşan bir kaynak, sabit bir kaynak ve yaklaşan bir gözlemci ile aynı etkiyi üretir (matematik biraz farklı olsa da).

İpuçları

Göreli olmayan hızlar için (ışıktan çok daha yavaş) ses formülünü kullanın. Hafif veya çok yüksek hızlar için göreceli formülü kullanın. Etki, yüksek frekanslı dalgalar ve yüksek hızlar için daha belirgindir.

Herhangi bir kaynak ve gözlemci hızı için gözlemlenen frekansı bulmak üzere Doppler Etkisi Hesaplayıcımızı kullanın.