تخيل أنك سائق سيارة إسعاف وعليك القيادة بسرعة عالية على طول شوارع مدينة كبيرة مليئة بالسيارات. تخيل الآن أنك أحد الحشود على الرصيف. أنت تقف عند المعبر وتنتظر اللحظة التي يمكنك فيها عبور الشارع. ولكن عليك أولاً تخطي سيارة الإسعاف.
هدير صفارات الانذار يسمع من بعيد. ولكن الشيء الغريب هو أنه كلما اقتربت سيارة ذات صليب أحمر ، كلما ارتفع صوت صفارة الإنذار. عندما تبدأ السيارة بالابتعاد ، يتكرر نفس الشيء ، ولكن العكس صحيح. مع ابتعاد السيارة ، يصبح صوت صفارة الإنذار أقل وأقل حتى تختفي تمامًا. في الوقت نفسه ، لم يلاحظ سائق سيارة الإسعاف أي تغييرات. بالنسبة له ، لا تتغير جودة الصوت.
لكن مراقبًا خارجيًا يسمع كيف ترتفع درجة الصوت وكيف تنخفض النغمة مع المسافة. تنتشر الموجات الصوتية في الهواء بنفس الطريقة التي تنتشر بها موجات البحر على سطح الماء.
لذا ما يحدث حقا. من يسمع حق؟ سائق أم مشاة؟ هل تتغير نغمة صوت صفارات الانذار؟ كلاهما على حق. بتعبير أدق ، لا أحد مخطئ: كل من السائق والمشاة يسمعون بالضبط ما يجب أن يسمعه. يرجع الاختلاف في الإدراك إلى تأثير دوبلر. ما نسمعه كصوت هو في الواقع موجات تنتشر في الهواء.
إن صفارة الإنذار تجعل جزيئات الهواء تهتز. تنتشر الموجات الصوتية في الهواء بنفس الطريقة التي تنتشر بها موجات البحر على سطح الماء.الموجة هي منطقة من الندرة ، والتي تصبح بعد ذلك منطقة ضغط. تتكرر العملية عدة مرات في ثانية واحدة وتنتشر. هذه هي الموجة الصوتية. كلما اقتربت نفس الأجزاء من الموجات من بعضها البعض ، كلما زاد الصوت ، أي زاد تردده.
في حالتنا ، عندما تقترب الموجة "السريعة" ، تصبح الموجات الصوتية أقرب لبعضها البعض للمشاة ، لأن سرعة حركة السيارة والصوت تتراكم. كلما صغرت المسافة بين الموجات الصوتية ، زادت التردد ونغمة الصوت. مع إزالة الماكينة ، تصبح المسافة بين الموجات ذات المسافة المتزايدة أكثر فأكثر ، أي أن التردد ينخفض تدريجيًا ويقل الصوت. الأشخاص في السيارة ومصدر الصوت بلا حراك بالنسبة لبعضهم البعض. لذلك ، لا تحدث تغييرات في النغمة. لسماع التغييرات في الدرجة اللونية ، يجب أن يتحرك المستمع ومصدر الصوت بالنسبة لبعضهما البعض.
تأثير دوبلر ليس فقط في الموجات الصوتية
خذ موجات الضوء كمثال. إذا تم تثبيت مصباح أصفر بدلاً من صفارة الإنذار على سيارة إسعاف ، فعند الاقتراب من المراقب ، ينتقل طيف المصباح إلى الجانب الأزرق ، وعند إزالته ، إلى الأحمر. مع الظواهر المعتادة المحيطة بنا ، فإن معدلات الإزاحة منخفضة نسبيًا ، لذلك لا نلاحظ تغيرات في طيف الضوء. ولكن إذا كانت سرعة سيارة الإسعاف تقترب من سرعة الضوء أو قابلة للمقارنة معها ، فسنلاحظ التغييرات المطلوبة.
التردد هو عدد قمم الموجة التي مرت عبر نقطة محددة في ثانية واحدة. كلما زاد التردد ، ارتفعت درجة الصوت أو كلما زاد الضوء الأزرق.سيرى السائق في هذه الحالة ضوءًا أصفر يسقط باستمرار على الطريق. لكن آلة متحركة تضغط الموجات أمامها والمراقبين الذين كانوا بلا حراك أثناء الاقتراب من مصدر الضوء سيرون تحولًا في طيف الضوء نحو الجانب الأزرق عالي التردد. مع تحرك السيارة بعيدًا ، سيلاحظ المراقب عودة لون المصباح من الأزرق إلى الأصفر. تدريجيا ، سيتحول هذا اللون إلى اللون الأحمر ، ويختفي في الأفق.
