אפקט דופלר: מה זה, צליל, אור ונוסחאות

אפקט הדופלר הוא תופעת פיזיקה הקשורה לריאציות התדרים הנתפסות של גל בתנועה ביחס לצופה.

השפעה זו נחקרה על ידי הפיזיקאי האוסטרי כריסטיאן דופלר (1803-1853) והתגלית נקראה על שמו. מכאן, אפקט דופלר.

ניתן לראות את אפקט הדופלר בכל הגלים האלקטרומגנטיים, כמו אור, או גלים מכניים, כגון קול.

תמונה המחשה של אפקט הדופלר במנוחה (משמאל) ובתנועה (מימין)

באופן זה, האפקט נתפס מהתנועה. ככל שמקור הצליל או האור מתקרב, התדר הנתפס גדל וככל שמתרחקים מהמתבונן, התדר יורד.

נוסחאות אפקט דופלר

חשוב להבין שתדר התפשטות הגלים אינו משתנה. הנוסחה מתייחסת לתדר הגל שנלכד על ידי הצופה.

נוסחה קלאסית (סאונד)

לפיכך, הנוסחה הקלאסית לאפקט הדופלר המשמשת ליחסיו עם הצליל היא:

• כאשר מקור וצופה מתקרבים: + במונה ובמכנה.
• כאשר המקור והמתבונן מתרחקים: - במונה ו + במכנה.

במקרה של צליל, שקל יותר לצפות בו, ניתן להבחין כי הצליל נוטה להיות נמוך יותר ככל שהמקור מתרחק מהמתבונן.

התדירות הנתפסת משתנה בהתאם לתנועה ביחס למתבוננים

נוסחה יחסית (אור)

במקרה של אור, ככל שהם מתקרבים, התדר שלהם נוטה לאולטרה סגול (תדר גבוה יותר) וכשהם מתרחקים, הם נוטים לאינפרא אדום (נמוך יותר). וריאציה זו נצפתה על ידי אסטרונומים ביחס לתנועת האור בחלל.

האסטרונום אדווין האבל הבחין כי גלקסיות שכנות כאשר הן נצפות מראות "מעבר אל אדום ", המדגים כי האור הנתפס שלו נמצא בתדר נמוך יותר (מגמתי לאדום) מזה של הפיקו.

בדרך זו הוא הסיק כי הגלקסיות האחרות מתרחקות משלנו, רומזות לכך שהיקום מתרחב. חוק האבל התבסס על אפקט הדופלר.

שלא כמו צליל, האור מתפשט ללא תלות במדיום, המהירות שלו תמיד תהיה. הנוסחה שלה מבוססת רק על המהירות היחסית בין המקור לצופה.

מעוניין? ראה גם:

• גלי קול
• גלים בפיזיקה