ドップラー効果は、波の伝播で観察される興味深い現象です。これは、波の発生源または観測者が相対運動しているときに波の伝播で発生する明らかな歪みを扱います。
ドップラー効果によると、波源と観測者が相対的に動いているときに、観測者が波を受信すると、波の周波数が明らかに変化します。
ドップラー効果とは?
ドップラー効果の基本的なメカニズムは、観測者と音源の間の距離が変化すると、波のピッチまたは周波数が変化することを意味します。観測者と音源の距離が長くなると、ピッチまたは周波数が低下します。ただし、観測者と音源を隔てる距離が短くなると、ピッチまたは周波数が増加します。
ドップラー効果は、主に音波と光波の 2 種類の波で観察されます。音波の場合、それは音が聞こえるピッチの変化を伴います。しかし、光の場合、周波数が変化するため、光の波長が変化します。これは、光の色が変化することを意味します。
特殊なケース
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ソースはオブザーバーに向かって移動していますが、オブザーバーは静止しています
これが発生すると、相対速度は、観測者とソースの距離が絶えず減少するようなものになります。これは、音波の周波数が元の周波数より明らかに大きいことを意味します。この場合の見かけの周波数の式は次のようになります。
f=fo1-vs / v
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
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ソースは観測者から遠ざかっていますが、観測者は静止しています
これが発生すると、相対速度は、観測者とソースの距離が絶えず増加するようなものになります。これは、音波の周波数が、音源からの波の元の周波数より明らかに低いことを意味します。この場合の見かけの頻度の式は次のように与えられます:
f=fo1+vs / v
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
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オブザーバーはソースに向かって移動していますが、ソースは静止しています
観測者が音源に向かって移動しているため、2 点間の距離は再び減少していますが、今度は観測者が音源に近づいているために周波数が増加しています。この場合の見かけの頻度の式は次のように与えられます:
f=fo(1+vov)
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
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観測者は音源から遠ざかっていますが、音源は静止しています
観測者が音源から遠ざかっているため、2 点間の距離は増加していますが、今回は観測者が音源から遠ざかっているため、周波数の増加が生じています。この場合の見かけの頻度の式は次のように与えられます:
f=fo(1-vov)
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
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ソースとオブザーバーはお互いに向かって移動しています
現在、ソースとオブザーバーの間の距離は減少していますが、一方が静止している状態でどちらか一方が互いに向かって移動する場合よりも速い速度で減少しています。この場合の見かけの頻度の式は次のように与えられます:
f=fo(v + vov – vs)
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
v は媒質中の波の速度です
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ソースとオブザーバーは互いに遠ざかっています
ソースと観測者の間の距離は増加していますが、どちらか一方が静止している状態でどちらか一方が互いに遠ざかる場合よりも速い速度です。この場合の見かけの頻度の式は次のように与えられます:
f=fo(v – vov + vs)
ここ;
f は観測者に明らかな周波数です
fo は波源における波の周波数です
v は波の伝搬速度です
vo は観測者の速度です
v は媒質中の波の速度です
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赤方偏移と青方偏移
光波の場合、周波数の変化は光の波長の変化として変換されます。この波長の変化により、光の色も変化します。光の色がスペクトルの赤端に近い色に変化すると、赤方偏移と呼ばれます。光の色がスペクトルの青端に近い色に変化するとき、それは青方偏移と呼ばれます。
結論
ドップラー効果の基本的なメカニズムは、観測者と音源の間の距離が変化すると、波のピッチまたは周波数が変化することを意味します。観測者と音源の距離が長くなると、ピッチまたは周波数が低下します。一方、観察者と音源を隔てる距離が短くなると、ピッチまたは周波数が増加します。
ドップラー効果は、主に音波と光波の 2 種類の波で観察されます。音波の場合、それは音が聞こえるピッチの変化を伴います。しかし、光の場合、周波数が変化するため、光の波長が変化します。これは、光の色が変化することを意味します。
