Doppler etkisi
Kısa tanım
Doppler etkisi, dalga kaynağı ile gözlemci birbirine göre hareket ettiğinde algılanan frekansın kaynağın gerçek frekansından farklı duyulması ya da ölçülmesidir.
Diğer adları: Doppler kayması, Doppler olayı
Yaklaşan bir ambulansın sireni tiz, uzaklaşırken daha pes duyulur. Siren aynı frekansta ses çıkarmaya devam eder; değişen, senin kulağına ulaşan dalgaların sıklığıdır. Bu olaya Avusturyalı fizikçi Christian Doppler'in adıyla Doppler etkisi denir.
Ses için formül
f' = f × (v + vₒ) / (v − vₖ)
- f: kaynağın frekansı, f': algılanan frekans
- v: sesin ortamdaki hızı (havada yaklaşık 343 m/s)
- vₒ: gözlemcinin kaynağa doğru hızı
- vₖ: kaynağın gözlemciye doğru hızı
Uzaklaşma durumunda ilgili hızların işaretleri ters çevrilir.
Örnek
700 Hz'lik bir siren, duran sana 30 m/s (108 km/sa) hızla yaklaşıyor. Algılanan frekans 700 × 343 / (343 − 30) ≈ 767 Hz'dir. Araç yanından geçip aynı hızla uzaklaşınca 700 × 343 / (343 + 30) ≈ 644 Hz duyarsın. Yaklaşık 123 Hz'lik bu ani düşüş, kulakta belirgin bir ton değişimi olarak algılanır.
Işıkta Doppler
Elektromanyetik dalgalarda da aynı ilke geçerlidir, ancak hesaplama görelilik kuramına göre yapılır. Uzaklaşan gökadaların ışığının kırmızıya kayması, evrenin genişlediğinin temel kanıtlarından biridir. Yaklaşan cisimlerde ise maviye kayma görülür.
Kullanım alanları
- Trafik radarları: araca gönderilen ve yansıyan dalganın frekans farkından hız bulunur.
- Doppler ultrason: damarlardaki kan akış hızı ve yönü ölçülür.
- Hava durumu radarları: yağış bulutlarının hareketi izlenir.
- Astronomi: yıldızların radyal hızları ve ötegezegenler tespit edilir.
Dikkat
Kaynak ses hızına yaklaştıkça payda sıfıra yaklaşır; bu noktada formül şok dalgası ve ses patlaması bölgesine girer, basit Doppler hesabı yetersiz kalır.
Hız ve frekans değerlerini girerek sonucu Doppler etkisi aracında görebilir, gökadalar için kırmızıya kayma hesaplamayı kullanabilirsin.