اثر دوپلر

اثر دوپلر ( به انگلیسی: Doppler effect ) در فیزیک امواج می گوید که بسامد یک موج بر اثر حرکت فرستنده یا گیرندهٔ آن تغییر می کند. این پدیده را کریستیان یوهان دوپلر ( ۱۸۰۳ - ۱۸۵۳ میلادی ) فیزیکدان اتریشی در مقاله ای در سال ۱۸۴۲ بیان کرد. اثر دوپلر در همهٔ امواج مانند امواج صوتی و امواج الکترومغناطیسی ( نور ) دیده می شود.
دوپلر این اثر را برای اولین بار در سال ۱۸۴۲ در رساله "Onber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels" ( در مورد نور رنگی ستارگان دوتایی و برخی دیگر از ستارگان آسمان ) ارائه داد. [ ۱] این فرضیه توسط سی. اچ. دی. بایز بالوت در سال ۱۸۴۵ از نظر امواج صوتی مورد آزمایش قرار گرفت. ایپولیت فیزو در سال ۱۸۴۸ به طور مستقل همان پدیده را روی امواج الکترومغناطیسی کشف کرد ( در فرانسه، گاهی اوقات اثر آن «افت داپلر - فیزو» نامیده می شود اما این نام توسط بقیه جهان به تصویب نرسید زیرا کشف فیزو شش سال پس از پیشنهاد داپلر بود ) . [ ۲] در انگلیس، جان اسکات راسل در سال ۱۸۴۸ یک مطالعه تجربی دربارهٔ اثر داپلر انجام داد.
هرگاه گیرنده ای به سمت یک منبع ساکن که از خود موج صوتی می فرستد برود، بسامد صوتی که می گیرد بیشتر از وقتی است که نسبت به منبع ساکن باشد ( شنونده صدا را زیرتر می شنود ) . و اگر از منبع صوت دور شود، موجی را با بسامد کمتر می گیرد ( شنونده صدا را بم تر می شنود ) . اگر منبع موج نیز از گیرنده دور یا به او نزدیک شود، بسامد صوتی که شنونده می شنود نیز به ترتیب کمتر یا بیشتر می شود.
اگر بسامد موج تولید شده در منبع ν باشد و سرعت شنونده و منبع به ترتیب v o و v s باشد، بسامد موجی که شنونده می شنود، ν ′ از رابطهٔ زیر به دست خواهد آمد:
در این رابطه v سرعت موج در محیط انتشار است. علامت های بالایی ( + در صورت و - در مخرج ) مربوط به وقتی است که منبع و شنونده به هم نزدیک می شوند و علامت های پایینی مربوط به وقتی است که منبع و شنونده از هم دور می شوند. این رابطه در دستگاهی نوشته شده است که نسبت به محیط انتشار ساکن است.
اگر سرعت منبع یا ناظر در مقایسه با سرعت نور قابل چشم پوشی نباشد، باید رابطهٔ نسبیتی دوپلر را به کار برد که به شکل زیر است:
این سرعت بایستی حداقل ۱۰ درصد سرعت نور یا بیشتر از آن باشد.
در این رابطه v r سرعت نسبی منبع و شنونده است.