Dopplerův jev

Z Multimediaexpo.cz

Zdroj vlnění v pohybu zprava doleva. Před zdrojem vlevo je frekvence vyšší, za zdrojem vpravo je frekvence nižší.

Ballotův zvukový experiment (1845) na stěně domu v Utrechtu (2019)

Dopplerův jev. Siréna na jedoucím autě vydává tón o stále stejné výšce. Na cestě kudy auto projíždí je umístěn pozorovatel (mikrofon). Červené auto na obrázku znázorňuje dobu, kdy se auto přibližuje k pozorovateli, zelené auto naopak dobu, kdy auto pozorovatele již minulo a vzdaluje se od něj. Pozorovateli se jeví tón sirény auta, které se k němu blíží jako vyšší, než je skutečný tón sirény a naopak tón sirény vzdalujícího se auta se mu jeví jako nižší.

Dopplerův jev popisuje změnu frekvence a vlnové délky přijímaného oproti vysílanému signálu, způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače. Jev byl poprvé popsán Christianem Dopplerem v roce 1842 v monografii Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels. Jestliže pohyblivý zdroj vysílá signál s frekvencí f₀, pak stojící pozorovatel jej přijímá s frekvencí f: \(f = f_0 \frac {v}{v - v_{s, r}}\) , kde v je rychlost vln v dané látce a v_s,r relativní radiální rychlost zdroje vůči pozorovateli (kladná rychlost znamená přibližování, záporná vzdalování). Pro stacionární zdroj a pohyblivý přijímač je situace obdobná.\(f = f_0 \left (1 + \frac {v_0}{v} \right )\) kde \({v_0}\) je rychlost přijímače a pro přibližující se přijímač je kladná, pro vzdalující se je pak záporná.

Jedním z nejběžnějších příkladů, jak lze Dopplerův jev pozorovat, je změna výšky tónů vydávaných sirénou na vozidle projíždějícím okolo pozorovatele. Dopplerova jevu využívá řada měřicích přístrojů a zařízení, např. radary pro měření rychlosti vozidel nebo lékařské sonografy. V astronomii se Dopplerův jev projevuje posuvem spektrálních čar vyzařovaných vesmírnými tělesy; pokud se tato tělesa vzdalují od Země, lze pozorovat takzvaný rudý posuv. Při vyšších rychlostech se však projevuje i dilatace času, je proto třeba brát v úvahu relativistický Dopplerův jev.

Externí odkazy