Dopplereffekt

Dopplereffekt er et fænomen for bølger, som gør, at den relative forskel i hastighed mellem kilde og modtager giver en ændring af bølgelængde.

Vi kender Dopplereffekten fra sirener på ambulancer. Lyden ændrer sig, alt efter hvor vi er i forhold til sirenen. Hvis sirenen bevæger sig i mod os, har sirenen en høj tone, men så snart den er forbi os og bevæger sig væk, ændrer tonen sig og lyder lavere eller dybere.

Lydkilden bevæger sig mod modtageren A, derfor vil A modtage en bølge med kortere bølgelængde, og modtager B, som kilden bevæger sig væk fra, vil modtage en bølge med længere bølgelængde.

Dopplereffekten sker fordi bølgekildens egen bevægelse gør, at den hele tiden når at indhente lidt af bølgelængden, i den retning den bevæger sig, og samtidig bliver bølgelængde bag den hele tiden lidt længere, fordi den bevæger sig lidt væk mellem hver bølgetop.

Dopplereffekten kender vi altså fra lydbølger, men den forekommer også for lysbølger. For lys kan vi ikke observere Dopplereffekten med det blotte øje, men til gengæld har den en meget stor betydning for astronomi.

Når stjerner bevæger sig væk fra os får deres lysbølger en højere bølgelængde på grund af Dopplereffekten. Dette kan man bruge til at estimere hvor langt væk en stjerne er fra jorden. Vi kalder dette fænomen rødforskydning, fordi lys der får en højere bølgelængde går mod den røde del af lysspektrummet. Se artiklen Rødforskydning.

Dopplereffekten bliver også anvendt i radar. Radar bruger radiobølger. Man udsender radiobølger og måler de bølger, der bliver reflekteret tilbage. Ændringen i bølgelængde kan så bruges til at udregne hastigheden af det objekt, man måler på. Dette bruges for eksempel i trafikken, hvor politiet kan måle hvor hurtigt biler kører.

Der findes to forskellige formler til at udregne Dopplereffekt afhængigt af bølgetypen. Lydbølger er resultatet af vibrationer i luftens molekyler, og derfor siger vi, at de bevæger sig i et medie, nemlig luften. Lysbølger, radiobølger og andre elektromagnetiske bølger har derimod ikke noget medie.

For bølger i et medie har vi følgende formel:

f er bølgens frekvens, som man måler den.

f₀ er frekvensen på bølgen, vores bølgekilde udsendte.

v er bølgehastigheden i mediet. Eksempelvis vil det for lyd være lydens hastighed i luft.

v_k er bølgekildens hastighed og v_m er modtagerens egen hastighed.

For bølger uden et medie er formlen lidt anderledes, da vi skal bruge relativitetsteorien.

Her er c lysets hastighed, og v er den samlede hastighed. Hvis de bevæger sig i samme retning, lægges hastighederne altså sammen, og modsat trækkes de fra hinanden.