Du har antagligen lagt märke till att tonhöjden för ljudvågor förändras om den genereras av en rörlig källa, vare sig du närmar dig eller flyttar bort från dig.

Tänk dig till exempel att stå på trottoaren och höra sirenerna från en nödfordonsinriktning och kör förbi. Frekvensen eller tonhöjden på sirenen när fordonet närmar sig är högre tills den rör sig förbi dig, då den blir lägre. Anledningen till detta är något som kallas Doppler-effekten.
Vad är Doppler-effekten?

Doppler-effekten, uppkallad efter den österrikiska matematikern Christian Doppler, är en förändring i ljudfrekvensen (eller frekvensen för någon våg , för den delen) orsakat eftersom källan som avger ljudet (eller observatören) rör sig i tiden mellan emissionen från varje på varandra följande vågfront.

Detta resulterar i en ökning av avståndet mellan vågtopparna om det rör sig bort, eller en minskning av avståndet mellan vågtopparna om en ljudkälla rör sig mot observatören.

Observera att ljudets hastighet i luften INTE ändras till följd av denna rörelse. Endast våglängden och därmed frekvensen gör det. (Kom ihåg att våglängden λ
, frekvensen f
och våghastigheten v
är relaterade via v \u003d λf
.)
Ljudkälla närmar sig

Föreställ dig en källa som avger ett ljud med frekvens f _{källa och rör sig mot en stationär observatör med hastighet v källa
. Om den initiala våglängden för ljudet var λ källa
, bör våglängden som detekteras av observatören vara den ursprungliga våglängden λ källa och minus hur långt källan rör sig under tid det tar att avge en full våglängd, eller hur långt den rör sig under en period, eller 1 / f källa och sekunder:
\\ lambda_ {observator} \u003d \\ lambda_ {source} - \\ frac {v_ {source}} {f_ {source}}}

Omskrivning λ _{källa
vad gäller ljudets hastighet, v ljud
och f källa
du får:
\\ lambda_ {observatör} \u003d \\ frac {v_ {sound}} {f_ {source}} - \\ frac {v_ {source}} {f_ {source}} \u003d \\ frac {v_ {sound} - v_ {source}} {f_ {source}}}

Med hjälp av det faktum att våghastigheten är produkten av våglängd och frekvens kan du bestämma vilken frekvens observatören upptäcker, f _{observatör
, vad gäller ljudets hastighet v ljud
, hastigheten på källan och frekvensen som utsänds av källan.
f_ {observatör} \u003d \\ frac {v_ {sound}} {\\ lambda_ {source}} \u003d \\ frac {v_ {sound}} {v_ {sou nd} - v_ {source}} f_ {source}}

Detta förklarar varför ljudet verkar ha högre tonhöjd (högre frekvens) när ett objekt närmar dig dig.
Ljudkälla Återgå