Kluczową różnicą między efektem dopplera w dźwięku i świetle jest ich prędkość. Dla efektu Dopplera w dźwięku prędkość obserwatora i źródła zależy od ośrodka, przez który przechodzą fale, natomiast dla efektu Dopplera w świetle ważna jest tylko względna różnica prędkości między obserwatorem a źródłem.
Efekt Dopplera lub przesunięcie Dopplera to zmiana częstotliwości fali względem obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Efekt ten został nazwany na cześć fizyka Christiana Dopplera. Główną przyczyną występowania efektu Dopplera jest emisja każdego kolejnego grzbietu fali z pozycji bliższej obserwatorowi (w porównaniu do grzbietu poprzedniej fali), gdy źródło fal porusza się w kierunku obserwatora. To sprawia, że każda fala potrzebuje nieco mniej czasu na dotarcie do obserwatora w porównaniu z poprzednią falą. W związku z tym skraca się czas nadejścia kolejnych grzbietów fal na koniec obserwatora, zwiększając częstotliwość. Prowadzi to do łączenia się fal.
Co to jest efekt Dopplera w dźwięku?
Efekt Dopplera w dźwięku to zmiana częstotliwości dźwięku obserwowanego przez obserwatora spowodowana prędkością obserwatora i źródłem dźwięku, które są zależne od ośrodka, przez który dźwięk przechodzi. Fale dźwiękowe nie mogą przejść przez próżnię; dźwięk wymaga medium do przejścia. Dlatego prędkość fali dźwiękowej przez ośrodek, z którego korzystamy (zwykle otaczające nas powietrze) wpływa na efekt Dopplera.
Ogólnie rzecz biorąc, prędkość źródła dźwięku i odbiornika względem medium jest stosunkowo mniejsza niż prędkość fal dźwiękowych w medium. Dlatego do obliczeń możemy użyć następującego równania.
Gdzie f to częstotliwość (obserwowana), f0 to częstotliwość emitowana, c to prędkość fal w ośrodku, vr to prędkość obserwatora względem ośrodka, a vs to prędkość źródła dźwięku względem ośrodka medium.
Istnieje kilka zastosowań efektu Dopplera dźwięku, w tym akustyczny profiler prądu Dopplera, syrena, zastosowania medyczne, takie jak echokardiogramy, głośnik Leslie itp.
Co to jest efekt Dopplera w świetle?
Efekt Dopplera w świetle to pozorna zmiana częstotliwości światła obserwowanego przez obserwatora z powodu względnego ruchu między obserwatorem a źródłem światła. Światło to rodzaj fali elektromagnetycznej, która nie wymaga przechodzenia przez medium. Dlatego możemy uznać, że światło przechodzi przez próżnię. W przypadku fal przechodzących przez próżnię efekt Dopplera zależy tylko od względnej prędkości obserwatora i źródła światła.
Możemy na przykład opisać zjawiska przesunięcia ku czerwieni i błękitu za pomocą efektu Dopplera. Rozważając światło widzialne, gdy źródło światła oddala się od obserwatora, powoduje to, że częstotliwość odbierana przez obserwatora jest niższa niż częstotliwość transmitowana przez źródło światła. To się nazywa przesunięcie ku czerwieni. Co więcej, jeśli źródło światła porusza się w kierunku obserwatora, częstotliwość odbierana przez obserwatora staje się większa niż częstotliwość transmitowana. Następnie częstotliwość światła przesuwa się w kierunku końca wysokiej częstotliwości zakresu światła widzialnego, co prowadzi do przesunięcia niebieskiego.
Jaka jest różnica między efektem Dopplera w dźwięku i świetle?
Fale dźwiękowe rozchodzą się przez ośrodek, podczas gdy światło nie wymaga przechodzenia przez ośrodek. Dlatego kluczowa różnica między efektem Dopplera w dźwięku i świetle polega na tym, że dla efektu Dopplera w dźwięku prędkość obserwatora i źródła zależy od ośrodka, przez który przechodzą fale, podczas gdy dla efektu Dopplera w świetle, ważna jest tylko względna różnica prędkości między obserwatorem a źródłem.
Poniższa infografika przedstawia różnicę między efektem Dopplera w dźwięku i świetle w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Efekt Dopplera w dźwięku kontra światło
Fale dźwiękowe rozchodzą się przez ośrodek, podczas gdy światło nie wymaga przechodzenia przez ośrodek. Dlatego dla efektu Dopplera w dźwięku prędkość obserwatora i źródła zależy od ośrodka, przez który przechodzą fale, podczas gdy dla efektu Dopplera w świetle tylko względna różnica prędkości między obserwatorem a źródło jest ważne. Jest to więc kluczowa różnica między efektem Dopplera w dźwięku i świetle.
