Doppler Etkisi
Bir ses kaynağı sana doğru hareket ettiğinde, kendi ses dalgalarını sürekli biraz yakalar, önde onları birbirine yaklaştırır — bu yüzden daha yüksek bir perde duyarsın. Uzaklaştığında, dalgalar arkasında uzar, bu yüzden perde düşer. Bir sirenin yaklaşırken daha yüksek, geçip uzaklaşırken daha alçak duyulmasının nedeni budur.
Formül
f_obs = f · c / (c − v_s)
- f_obs — gözlenen frekans (Hz): aslında duyduğun perde
- f — kaynak frekansı (Hz): kaynağın durgunken yaydığı perde
- c — ses hızı (m/s): ses dalgalarının havada ne kadar hızlı yayıldığı
- v_s — kaynak hızı (m/s): kaynağın sana doğru ne kadar hızlı hareket ettiği
Çözümlenmiş Örnek
Bir ambulans sireni, sana doğru 20 metre bölü saniye hızla giderken sabit 320 hertzlik bir ton yayıyor. Ses 340 metre bölü saniye hızla ilerliyor. Hangi frekansı duyarsın?
- f = 320 Hz
- c = 340 m/s
- v_s = 20 m/s
- f_obs = f · c / (c − v_s)
- f_obs = 320 Hz · 340 / (340 − 20) = 320 Hz · 340 / 320
f_obs = 340 Hz
Kendini test et
Daha sessiz bir siren, sana aynı 20 metre bölü saniye hızla yaklaşırken 160 hertz yayıyor, ses hâlâ 340 metre bölü saniyeyle ilerliyor. Hangi frekansı duyarsın?
- Doğru cevap: 170 Hz
- 150 Hz
- 180 Hz
Doğru! f_obs = 160 Hz · 340 / (340 − 20) = 160 Hz · 340 / 320 = 170 Hz.
Aynı ambulans bunun yerine senden 20 metre bölü saniye hızla uzaklaşsaydı, duyduğun perde sirenin gerçek 320 hertzinden daha mı yüksek, daha mı alçak, yoksa aynı mı olurdu?
- 320 Hz'den daha yüksek
- Doğru cevap: 320 Hz'den daha alçak
- Aynı, 320 Hz
Doğru — uzaklaşan bir kaynak ses dalgalarını uzatır, bu yüzden 320 hertzin altında bir perde duyarsın.
Nerede Görürsün
Geçip giden siren ders kitabı örneğidir: ambulans yaklaşırken perde yüksektir, siren geçip uzaklaşırken aniden düşer. Gökbilimciler aynı etkiyi ışıkta da okurlar — uzak bir galaksinin tayfının kırmızıya kaymış olması, galaksi uzaklaşırken dalga boylarının arkasında uzandığı anlamına gelir; bu uzalma, sirenin perdesini düşüren uzalmanın ta kendisidir.
Yaygın Hatalar
En derin hata, sirenin kendisinin perdeyi değiştirdiğini düşünmektir — siren sabit 320 hertzlik bir ton yaymaya devam eder; değişen yalnızca kulağına ulaşan frekanstır, çünkü hareket eden kaynak kendi dalga cephelerini yakalayıp sıkıştırır. Formülün işaretlerine de dikkat et: f_obs = f · c / (c − v_s) kaynak hızını paydada taşır, bu yüzden yaklaşan bir kaynak (v_s = 20 m/s sana doğru, ses 340 m/s hızla) 320 Hz'yi 340 Hz'ye yükseltir — uzaklaşan kaynak işareti ters çevirir ve perdeyi düşürür.
Nasıl Bağlantılı
Bu, doğrudan dalga denklemine dayanır: dalga hâlâ ortamın izin verdiği hızda hareket eder (havada 340 m/s; bunu belirleyen hava, siren değil) ve kaynağın hareketinin yaptığı tek şey, yaydığı dalga boylarını sıkıştırmak ya da uzatmaktır. Bir sonraki konu olan vuru, duyulan frekansın yayılan frekanslardan farklı olmasının diğer klasik yoludur — kulağında girişim yapan iki düzenli kaynak.