ドップラー効果とは?
観測者に対して物体が動いているとき、ドップラー効果として知られている現象が観測されます。ドップラー効果の典型的な例は、後ろから救急車が近づいてきて、サイレンが鳴っている場合です。バンが近づいてくると、音が大きくなるのがわかります。ただし、バンが遠ざかると音は小さくなります。この場合、サイレンの音を聞くだけで救急車の距離を判断できます。
ドップラー効果に寄与するさまざまな要因は次のとおりです。
- 観察者の動き
- ソースの動き
- 媒体の動き
ドップラー効果の式
ドップラー効果は、一般的に次のように表されます。
ここで
c は媒質中の波の伝搬速度です
vr は媒体に対する受信機の速度です。レシーバーがソースの方向に向かって移動している場合は +c、レシーバーがソースの反対側に移動している場合は -c。
vc は、媒体に対するソースの速度です。レシーバーがソースの方向に向かって移動している場合は +c、レシーバーがソースの反対側に移動している場合は -c です。
この方程式は、観測者の速度と音速によって異なります。
物体の移動による見かけの周波数の変化
媒体が動いている場合、2 つのケースがあります。次のセクションでは、これら 2 つのケースについて説明します。
<オール>ドップラー効果の限界
ドップラー効果には欠点がないわけではありません。ドップラー効果のデメリットは、それが作用するか、観察できることだけです:
- 音の速度が音源の速度および観測者の速度よりも高い場合。
- 観測者とソースの動きが同じ直線の方向にある場合
ドップラー効果の応用
ドップラー効果は、次のような広大な分野で応用されています:
- 天文学:ドップラー効果は、地球に向かう星の動きの速度を測定するのに役立ちます。
- レーダー:レーダーはドップラー効果の原理に基づいて動作します。この効果で検出されたオブジェクトの速度を見つけるのは有効な手法です。
- サイレン:多くの車両のサイレンはこの効果を反映しています。車が接近しているか、遠ざかっているかを聴覚で感知することができます。この現象に隠された原理がドップラー効果です。
- 音声:周波数の変動する音を検出するには、ドップラー効果が非常に役立ちます。
結論
この記事では、媒体の動きが見かけの振動数に及ぼす影響という重要なトピックに関するほぼすべてをカバーしています。これらの現象の背後にある主な原理は、ドップラー効果です。
ドップラー効果について学び、続いてドップラー効果の事例を学びます。ドップラー効果の式は、さまざまなシナリオによって異なります。ソースがオブザーバーに近づいているか、オブザーバーがソースに近づいているか、およびその速度と速度。最後に、ドップラー効果の限界と応用についても学びます。
