يصف تأثير دوبلر كيف تتغير تردد الموجة عندما يتحرك المصدر أو المراقب نسبة إلى الوسط. هذا هو سبب ارتفاع نغمة الصفارة عندما تقترب سيارة الإسعاف وانخفاضها عندما تبتعد.
الصيغة
لموجات الصوت (مصدر متحرك، مراقب ثابت):
التردد المرصود = تردد المصدر × (سرعة الصوت) / (سرعة الصوت ± سرعة المصدر)
استخدم علامة الطرح إذا اقترب المصدر، والجمع إذا ابتعد.
لموجات الضوء (دوبلر النسبي):
التردد المرصود = تردد المصدر × √((1 - β) / (1 + β))
حيث β = السرعة / سرعة الضوء.
مثال محلول
صفارة إسعاف تصدر تردد 1,000 هرتز. سرعة الصوت 343 م/ث. تقترب بسرعة 30 م/ث.
التردد = 1,000 × 343 / (343 - 30) = 1,000 × 343 / 313 = 1,096 هرتز
بعد المرور والابتعاد:
التردد = 1,000 × 343 / (343 + 30) = 920 هرتز
الانخفاض من 1,096 إلى 920 هرتز — تحول يبلغ حوالي 176 هرتز.
التطبيقات
الرادار ومسدسات السرعة: تُرسل موجات راديو وتقيس تحول التردد لحساب سرعة المركبة.
علم الفلك: النجوم المتحركة نحو الأرض تُظهر انزياحاً أزرق (تردد أعلى). النجوم المبتعدة تُظهر انزياحاً أحمر. كشف هذا أن الكون يتمدد.
التصوير بالموجات فوق الصوتية: يقيس دوبلر بالموجات فوق الصوتية تدفق الدم عن طريق كشف تحول التردد من خلايا الدم الحمراء المتحركة.
نصائح
للسرعات غير النسبية، استخدم صيغة الصوت. للضوء أو السرعات العالية جداً، استخدم الصيغة النسبية.