Dopplereffekten

Dopplereffekten er et fenomen knyttet til bølger som gjør at den relative forskjellen i hastighet mellom kilde og mottager fører til en endring av bølgelengde.

Vi kjenner Dopplereffekten fra sirenene på ambulanser. Lyden endrer seg alt etter hvor vi er i forhold til sirenen. Hvis sirenen beveger seg mot oss, har sirenen en høy tone, men så snart den er forbi oss og beveger seg vekk, endrer tonen seg og høres lavere eller dypere ut.

Lydkilden beveger seg mot mottageren A, derfor vil A motta en bølge med kortere bølgelengde. Mottager B, som kilden beveger seg vekk fra, vil motta en bølge med lengre bølgelengde.

Dopplereffekten oppstår fordi bølgekildens egen bevegelse gjør at den hele tiden når å innhente litt av bølgelengden i den retningen den beveger seg. Samtidig blir bølgelengden bak den hele tiden litt lengre, fordi den beveger seg litt vekk mellom hver bølgetopp.

Dopplereffekten er noe vi alle har opplevd fra lydbølger, men den forekommer også for lysbølger. For lys er Dopplereffekten ikke synlig med det blotte øye, men den har en veldig stor betydning for astronomi.

Når stjerner beveger seg vekk fra oss, får lysbølgene deres en høyere bølgelengde på grunn av Dopplereffekten. Dette kan man bruke til å estimere hvor langt vekk en stjerne er fra jorden. Vi kaller dette fenomenet rødforskyvning, fordi lys som får en høyere bølgelengde går mot den røde delen av lysspektrumet.

Dopplereffekten brukes også i enkelte typer radar. En radar bruker radiobølger. Man sender ut radiobølger og måler de bølgene som blir reflektert tilbake. Endringen i bølgelengde kan så brukes til å regne ut hastigheten til det objektet man måler. Dette brukes for eksempel i trafikken, hvor politiet kan måle hvor raskt biler kjører.

Det finnes to forskjellige formler for å beregne Dopplereffekt. Hvilken man skal bruke avhenger av bølgetypen. Lydbølger er et resultat av vibrasjoner i luftens molekyler. Derfor sier vi at de beveger seg i et medium, nemlig luft. Lysbølger, radiobølger og andre elektromagnetiske bølger har derimot ikke noe medium.

For bølger i et medium har vi følgende formel:

f er bølgens frekvens.

f₀ er frekvensen på bølgen bølgekilden sendte ut.

v er bølgehastigheten i mediet. For eksempel vil det for lyd være lydens hastighet i luft.

v_k er bølgekildens hastighet

v_m er mottagerens egen hastighet.

For bølger uten et materielt medium er formelen litt annerledes, fordi vi da må bruke relativitetsteorien.

Her er c lysets hastighet og v er den samlede hastigheten. Hvis hastighetene beveger seg i samme retning, legges de sammen. Hvis hastighetene beveger seg i motsatt retning, trekkes de fra hverandre.