Dopplerjev pojav

V tej predstavitvi bomo opazovali, kaj se dogaja, če se izvor zvoka približuje ali oddaljuje od mirujočega poslušalca (položaj je podan v metrih, čas v milisekundah). Sočasno lahko obravnavamo, kaj se dogaja, če se poslušalec približuje ali oddaljuje od zvočnega izvora. Ponovni zagon.

Kar opazimo iz vsakodnevnih izkušenj je, da se, če se nam zvok približuje, frekvenca, ki jo slišimo. To vemo iz vsakodnevnih izkušenj.  Ko se oddaljuje, frekvenca slišanega zvoka pada. Če se približujemo zvočnemu viru, narašča frekvenca slišanega zvoka, če se oddaljujemo, ta frekvenca pada. Razlika med primeroma, ali se giblje opazovalec ali se giblje izvir, je v tem, kako zaznamo zvočne valove v posameznih primerih.

Animacija 1 ponazarja, kaj se dogaja, če mirujeta tako izvor zvoka, kot poslušalec. Opazimo, da je valovna dolžina zvoka 1.7 m in da ima periodo 0.5 ms, kar ustreza frekvenci 200 Hz.

Če se giblje poslušalec, tako kot v  Animaciji 2, so oddajani zvočni valovi nemoteni. Valovna dolžina se med gibanjem poslušalca ne spreminja. Ta v danem času le preide čez več oziroma manj valovnih front ([vt ± vDt]/λt), ko se približuje oziroma oddaljuje od izvora (+ ali -). Posledično doživlja spremembo v frekvenci.

V primeru, ko se premika izvir, kot vidimo v  Animaciji 3, se spreminjata tako frekvenca (čas med valovnimi frontami) kot valovna dolžina. Valovne fronte so oddajane bolj skupaj oziroma narazen (λ' = vT ± vST = [v ± vS]/f) pri oddaljevanju oziroma približevanju izvira od nas (+ ali -). Animacija 4 predstavlja zvočno valovanje izvira, ki je pod vplivom linearne vračalne sile (harmonično nihanje).

Oba primera lahko zapišemo skupaj, pri čemer naj bo vS hitrost izvira in vD hitrost poslušalca oziroma sprejemnika:

f ' = f [v ± vD]/[v ∓ vS].

Ko je izvir nepremičen, giblje pa se poslušalec oziroma sprejemnik, velja f ' = f [v ± vD]/v, ko pa je obratno, pa velja f ' = f v/[v  ∓ vS]. Zgornja predznaka pomenita hitrost približevanja, spodnja pa hitrost oddaljevanja.

Ko se izvir giblje s hitrostjo zvoka, potuje oddajani val z enako hitrostjo kot izvir. Nastane zvočni val, ki povzroči pok, kakor to prikazuje Animacija 5. Pri  nadzvočnih letalih in podobnih primerih dobimo dvojni pok - pok fronte pred letalom in pok za njim. Valovi, ki se seštevajo, tvorijo najprej velik prirastek tlaka in nato velik padec tlaka pred povratkom na normalni atmosferski tlak.