Doppleri efekt on vahend, mille abil laine omadused (täpsemalt sagedusi) mõjutab allika või kuulaja liikumine. Parempoolne pilt näitab, kuidas liikuv allikas moonutab sellest tulevaid laineid Doppleri efekti (tuntud ka kui Doppleri nihe).
Kui olete kunagi raudteeülesõidul oodanud ja rongi vilet kuulanud, olete ilmselt märganud, et vile samm muutub teie asukoha suhtes liikudes. Samamoodi muutub sireeni helikõrgus, kui see läheneb ja möödub siis teelt.
Doppleri efekti arvutamine
Vaatleme olukorda, kus liikumine on suunatud kuulaja L ja allika S vahelisele joonele, kusjuures positiivne suund on suund kuulajalt allikale. Kiirused vL ja vS on kuulaja ja allika kiirused lainekeskkonna suhtes (sel juhul õhk, mida loetakse puhkeseisundiks). Helilaine kiirus, v, peetakse alati positiivseks.
Neid liikumisi rakendades ja kõiki räpaseid tuletisi vahele jättes saame kuulaja kuulatava sageduse (fL) allika sageduse osas (fS):
fL = [(v + vL)/(v + vS)] fS
Kui kuulaja puhkab, siis vL = 0.
Kui allikas on puhkeasendis, siis
See tähendab, et kui ei allikas ega kuulaja ei liigu, siis fL = fS, mis on täpselt see, mida võiks oodata.
Kui kuulaja liigub allika poole, siis vL > 0, kuigi kui see kaugeneb allikast, siis vL < 0.
Kui allikas liigub kuulaja poole, on liikumine negatiivses suunas, st vS <0, kuid kui allikas eemaldub kuulajast, siis vS > 0.
Doppleri efekt ja muud lained
Doppleri efekt on põhimõtteliselt füüsiliste lainete käitumise omadus, seega pole põhjust arvata, et see kehtib ainult helilainete kohta. Tõepoolest, igasugune laine näib ilmutavat Doppleri efekti.
Sama kontseptsiooni saab rakendada mitte ainult kergete lainete puhul. See nihutab valgust mööda valguse elektromagnetilist spektrit (mõlemat) nähtav valgus ja kaugemal), luues a Doppleri nihe heledates lainetes seda nimetatakse kas punanihkeks või siniseks nihkeks, sõltuvalt sellest, kas allikas ja vaatleja liiguvad üksteisest eemale või teineteise poole. Aastal 1927 astronoom Edwin Hubble vaatles kaugetest galaktikatest tulevat valgust nihestatud viisil, mis vastas Doppleri nihe ja suutis seda kasutada, et ennustada kiirust, millega nad teekonnast kaugenevad Maa. Selgus, et üldiselt eemaldusid kauged galaktikad Maast kiiremini kui läheduses olevad galaktikad. See avastus aitas veenda astronoome ja füüsikuid (shAlbert Einstein), et universum tegelikult laienes, selle asemel, et jääda kogu igavikuks staatiliseks, ja lõpuks viisid need tähelepanekud suure paugu teooria.