Bir otomobil veya kamyon, kornasını çalarak hareket ederken duyduğunuz sesin
frekansı, araç yaklaşırken daha yüksek, uzaklaşırken daha düşüktür. Bu, Doppler
olayına bir örnektir.
Genel olarak; Doppler etkisi veya olayı, kaynakla
gözlemci arasında bağıl bir hareket olduğu zaman ortaya çıkar. Kaynak ve
gözlemci birbirine doğru hareket ettiği zaman, gözlemci tarafından duyulan sesin
frekansı, kaynağın frekansından daha yüksektir. Kaynakla gözlemci birbirinden
uzaklaştığı zaman, gözlemcinin işittiği frekans kaynağın frekansından daha
düşüktür.
Doppler olayı çoğunlukla ses dalgalarıyla denenmiş olmasına
rağmen, tüm harmonik dalgalar için genel bir olaydır. Örneğin, ışık
dalgalarında, kaynağın ve gözlemcinin bağıl hareketleri ile üretilen bir frekans
kayması vardır. Doppler etkisi, polis radarları vasıtasıyla motorlu taşıtların
hızlarını ölçmekte kullanılır. Benzer şekilde, astronomi ile uğraşanlar
yıldızların, galaksilerin ve diğer gökcisimlerinin bağıl hareketlerini ölçmek
için bu etkiyi kullanırlar.
İlk olarak, o gözlemcinin hareketli ve ses kaynağının hareketsiz olduğu hali
ele alalım. Basit olması için, havanın hareketsiz olduğunu ve gözlemcinin
doğrudan kaynağa doğru hareket ettiğini kabul edeceğiz. Genellikle hareketsiz
sözü ortama göre “durgun” olmayı ifade eder; burada ortam havadır.
Kaynağın frekansı f , dalga boyuna l ve sesin hızını v olarak
alacağız. Gözlemcide hareketsiz olsaydı, açıkça saniyede f dalga cephesi
duyacaktı.( yani; v0 = 0 ve vs = 0 olduğu zaman, ölçülen
frekans kaynak frekansına eşit olurdu) gözlemci kaynağa doğru hareket ettiği
zaman, gözlemciye göre dalgaların hızı v’ = v + v0 olur, fakat l
dalga boyu değişmez. Bu nedenle gözlemci tarafından işitilen frekans artar ve
İle verilir. l = v/f olduğundan, f’yi
( Gözlemci kaynağa doğru hareket ediyor)
şeklinde ifade
edebiliriz.
Benzer şekilde ; gözlemci kaynaktan uzaklaşıyorsa ,
gözlemciye göre dalga hızı v’ =v-vo olur. Bu durumda gözlemci
tarafından duyulan frekans azalmıştır ve
(gözlemci kaynaktan uzaklaşıyor)
ile verilir. Genel olarak
gözlemci, durgun kaynağa vo hızı ile hareket ediyorsa, gözlemci
tarafından duyulan sesin frekansı
olur. Burada pozitif işaret gözlemci kaynağa doğru hareket ettiği
zaman, negatif işaret de gözlemci kaynaktan uzaklaştığı zaman kullanılır.
