大学物理入門
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ドップラー効果
ドップラー効果とは
波の発生源が移動する、あるいは観測者が移動することで観測される周波数が変化する現象のことをドップラー効果と呼びます。
音源が移動しながら音を発するとき、進行方向に進む音は波長が短くなり、
反対に進行方向と逆方向に進む音は波長が長くなります。
音速が一定ならば波長と周波数は反比例の関係にあるので、
進行方向に進む音は周波数が高く、進行方向と逆方向に進む音は周波数が低くなります。
左図はドップラー効果の代表例、走行中の救急車が発するサイレンの音波をイメージ化したものです。
青い縦線は波の「山」の部分を強調したもので、これらの線の間隔が波長となります。
なお、一般に
- 波源の発する周波数をf
- 観測者が観測する周波数をf'
- 波の速さをV
- 観測者の速さをvo
- 波源の速さをvs
とすると、fとf'の関係は次の式で与えられます。
実習
ドップラー効果を理解するためのアプレットです。発生源が移動することで波の周波数が変化する様子を視覚的に確認できます。速度の減衰などは起きないので、実際の波の振る舞いと厳密には異なります。
波を音波、表示されている円をある一定の位相を持つ部分（例えば「山」の部分）と考えれば理解しやすいでしょう。 線の間隔が広いことは波長が長い（周波数が小さい）ことを意味し、間隔が狭いところは波長が短い（周波数が大きい）ことを意味します。
なお、波の速さよりも速くドラッグすると衝撃波を見ることができます。
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